مایکروویو
اجاق مایکروویو یا به طور ساده مایکروویو یک اجاق الکتریکی است که غذا را با قرار گرفتن در معرض تابش الکترومغناطیسی در محدوده فرکانس مایکروویو گرم و طبخ می کند.[1] این امر باعث می شود که مولکول های قطبی در غذا بچرخند و انرژی حرارتی را در فرآیندی به نام گرمایش دی الکتریک تولید کنند. اجاق‌های مایکروویو غذاها را به سرعت و کارآمد گرم می‌کنند، زیرا تحریک در 25 تا 38 میلی‌متر (1 تا 1.5 اینچ) بیرونی یک ماده غذایی همگن و با محتوای آب بالا نسبتاً یکنواخت است.
توسعه مگنترون حفره ای در بریتانیا تولید امواج الکترومغناطیسی با طول موج کافی (مایکروویو) را برای گرم کردن موثر مولکول های آب ممکن کرد. مهندس آمریکایی پرسی اسپنسر به طور کلی با اختراع اجاق مایکروویو مدرن پس از جنگ جهانی دوم از فناوری رادار توسعه یافته در طول جنگ اعتبار دارد. به نام RadaRange، اولین بار در سال 1947 فروخته شد.
Raytheon بعداً مجوز ثبت اختراعات خود را برای یک اجاق مایکروویو خانگی که توسط Tappan در سال 1955 معرفی شد، صادر کرد، اما هنوز هم برای استفاده عمومی خانگی بسیار بزرگ و گران بود. شرکت شارپ اولین اجاق مایکروویو با صفحه گردان را بین سالهای 1964 تا 1966 معرفی کرد. اجاق مایکروویو کانتر در سال 1967 توسط شرکت آمانا معرفی شد. پس از مقرون به صرفه شدن اجاق‌های مایکروویو برای مصارف مسکونی در اواخر دهه 1970، استفاده از آنها در آشپزخانه‌های تجاری و مسکونی در سراسر جهان گسترش یافت و قیمت‌ها در طول دهه 1980 به سرعت کاهش یافت. مایکروویو علاوه بر پخت و پز غذا، برای گرم کردن در بسیاری از فرآیندهای صنعتی استفاده می شود.
اجاق های مایکروویو نقش محدودی در پخت و پز حرفه ای دارند، [2] زیرا دمای محدوده جوش اجاق مایکروویو واکنش های شیمیایی خوش طعمی را که سرخ کردن، قهوه ای شدن یا پختن در دمای بالاتر ایجاد می کند، ایجاد نمی کند. با این حال، چنین منابع گرمایی بالا را می توان به اجاق های مایکروویو به شکل اجاق مایکروویو همرفت اضافه کرد.[3]
تحولات اولیه
بهره برداری از امواج رادیویی با فرکانس بالا برای گرم کردن مواد با توسعه فرستنده های رادیویی لوله خلاء در حدود سال 1920 امکان پذیر شد. تا سال 1930 استفاده از امواج کوتاه برای گرم کردن بافت انسانی به درمان پزشکی دیاترمی تبدیل شد. در نمایشگاه جهانی شیکاگو در سال 1933، وستینگهاوس پخت غذاها را بین دو صفحه فلزی متصل به فرستنده موج کوتاه 10 کیلووات، 60 مگاهرتز نشان داد.[4] تیم Westinghouse، به رهبری I. F. Mouromtseff، دریافتند که غذاهایی مانند استیک و سیب زمینی را می توان در چند دقیقه پخت.
درخواست ثبت اختراع ایالات متحده در سال 1937 توسط آزمایشگاه بل بیان می کند:[6]
این اختراع مربوط به سیستم های گرمایش مواد دی الکتریک است و هدف از اختراع گرم کردن این مواد به طور یکنواخت و قابل توجه به طور همزمان در سراسر جرم آنها است. … بنابراین پیشنهاد شده است که چنین موادی به طور همزمان در سراسر جرم آنها با استفاده از اتلاف دی الکتریک تولید شده در آنها در هنگام قرار گرفتن در معرض میدان ولتاژ بالا و فرکانس بالا گرم شوند.
با این حال، گرمایش دی الکتریک با فرکانس پایین، همانطور که در حق اختراع فوق توضیح داده شد، (مانند گرمایش القایی) یک اثر گرمایش الکترومغناطیسی است، که نتیجه اثرات به اصطلاح میدان نزدیک است که در یک حفره الکترومغناطیسی وجود دارد که در مقایسه با طول موج کوچک است. از میدان الکترومغناطیسی این پتنت گرمایش با فرکانس رادیویی را در 10 تا 20 مگاهرتز (به ترتیب طول موج 30 تا 15 متر) پیشنهاد کرد.[7] گرمایش از امواج مایکروویو که طول موج کوچکی نسبت به حفره دارند (مانند یک اجاق مایکروویو مدرن) به دلیل اثرات “میدان دور” است که ناشی از تابش الکترومغناطیسی کلاسیک است که انتشار آزادانه نور و امواج مایکروویو را در فاصله مناسبی از منبع خود توصیف می کند. . با این وجود، اثر گرمایش اولیه همه انواع میدان های الکترومغناطیسی در فرکانس های رادیویی و مایکروویو از طریق اثر گرمایش دی الکتریک رخ می دهد، زیرا مولکول های قطبی شده توسط یک میدان الکتریکی متناوب سریع تحت تاثیر قرار می گیرند.
مگنترون حفره ای
اختراع مگنترون حفره ای امکان تولید امواج الکترومغناطیسی با طول موج کافی (مایکروویو) را فراهم کرد. مگنترون حفره یک جزء حیاتی در توسعه رادار با طول موج کوتاه در طول جنگ جهانی دوم بود.[8] در سالهای 1937-1940، یک مگنترون چند حفره ای توسط فیزیکدان بریتانیایی سر جان تورتون راندال، FRSE و همکارانش، برای تأسیسات رادار نظامی بریتانیا و آمریکا در جنگ جهانی دوم ساخته شد.[9] یک ژنراتور مایکروویو با قدرت بالاتر که در طول موج‌های کوتاه‌تر کار می‌کرد مورد نیاز بود، و در سال 1940، در دانشگاه بیرمنگام در انگلستان، راندال و هری بوت یک نمونه اولیه تولید کردند.[10] آنها دریچه ای اختراع کردند که می توانست پالس هایی از انرژی رادیویی مایکروویو را در طول موج 10 سانتی متر تولید کند که یک کشف بی سابقه بود.[9]
سر هنری تیزارد در اواخر سپتامبر 1940 به ایالات متحده سفر کرد تا ارزشمندترین اسرار فنی بریتانیا از جمله مگنترون حفره را در ازای حمایت مالی و صنعتی ایالات متحده ارائه دهد (به ماموریت Tizard مراجعه کنید). نسخه اولیه 6 کیلووات، ساخته شده در انگلستان توسط آزمایشگاه تحقیقاتی شرکت جنرال الکتریک، ومبلی، لندن، در سپتامبر 1940 به دولت ایالات متحده داده شد. مگنترون حفره بعدها توسط مورخ آمریکایی جیمز فینی باکستر III به عنوان ” با ارزش ترین محموله ای که تاکنون به سواحل ما آورده شده است».[11] قراردادهایی برای تولید انبوه مگنترون حفره با ریتون و سایر شرکت ها منعقد شد.
کشف
در سال 1945، اثر گرمایش یک پرتو مایکروویو با قدرت بالا به طور تصادفی توسط پرسی اسپنسر، یک مهندس خودآموخته آمریکایی از هاولند، مین کشف شد. او که در آن زمان توسط Raytheon کار می کرد، متوجه شد که امواج مایکروویو از یک مجموعه رادار فعال که روی آن کار می کرد، شروع به ذوب آبنبات آقای گودبار که در جیب خود داشت، کردند. اولین غذایی که عمداً با اجاق مایکروویو اسپنسر پخته شد پاپ کورن بود و دومی یک تخم مرغ بود که در صورت یکی از آزمایش‌کنندگان منفجر شد.[12][13]
یکی دیگر از اکتشافات اولیه فناوری اجاق های مایکروویو توسط دانشمندان بریتانیایی، از جمله جیمز لاولاک، که در دهه 1950 از آن برای زنده کردن همسترهای یخ زده برودتی استفاده کرد، بود.[15][16][17]
در دسترس بودن تجاری
در سال 1947، Raytheon “Radarange”، اولین اجاق مایکروویو تجاری موجود را ساخت.[18] تقریباً 1.8 متر (5 فوت 11 اینچ) قد، 340 کیلوگرم (750 پوند) وزن و هر کدام حدود 5000 دلار آمریکا (68000 دلار در سال 2023) قیمت داشت. 3 کیلووات مصرف می کرد، تقریباً سه برابر مایکروویوهای امروزی و با آب خنک می شد. این نام برنده مسابقه کارمندان بود.[19] یک رادارنج اولیه در گالی کشتی مسافربری/باربری NS Savannah با موتور هسته ای نصب شد (و باقی می ماند). یک مدل تجاری اولیه که در سال 1954 معرفی شد، 1.6 کیلووات مصرف می کرد و بین 2000 تا 3000 دلار آمریکا (23،000 تا 34،000 دلار در سال 2023) فروخته می شد. Raytheon مجوز فناوری خود را به شرکت Tappan Stove در منسفیلد، اوهایو در سال 1952 داد.[20] طبق قرارداد با ویرپول، وستینگهاوس و دیگر تولیدکنندگان لوازم خانگی که به دنبال اضافه کردن اجاق‌های مایکروویو منطبق به خط اجاق‌های معمولی خود هستند، تاپان چندین مدل از مدل داخلی خود را از سال 1955 تا 1960 تولید کرد. ، نیاز داخلی و هزینه – 1295 دلار آمریکا (15000 دلار در سال 2023) – فروش محدود بود.[21]
شرکت شارپ ژاپن تولید اجاق‌های مایکروویو را در سال 1961 آغاز کرد. در سال 1965، Raytheon که به دنبال گسترش فناوری Radarange خود در بازار داخلی بود، Amana را خریداری کرد تا توانایی تولید بیشتری را ارائه دهد. در سال 1967، آنها اولین مدل خانگی محبوب را به نام Radarange با قیمت 495 دلار آمریکا (5000 دلار در سال 2023) معرفی کردند. بر خلاف مدل‌های شارپ، یک همزن با موتور در بالای محفظه فر می‌چرخد و به غذا اجازه می‌دهد ثابت بماند.
در دهه 1960، [مشخص کنید] لیتون دارایی های Studebaker’s Franklin Manufacturing را خریداری کرد که در حال تولید مگنترون و ساخت و فروش اجاق های مایکروویو مشابه Radarange بود. لیتون پیکربندی جدیدی از اجاق مایکروویو ایجاد کرد: شکل کوتاه و پهنی که اکنون رایج است. تغذیه مگنترون نیز منحصر به فرد بود. این منجر به اجاقی شد که می‌توانست در شرایط بدون بار زنده بماند: یک اجاق مایکروویو خالی که در آن چیزی برای جذب مایکروویو وجود ندارد. فر جدید در یک نمایشگاه تجاری در شیکاگو نشان داده شد، [نیازمند منبع] و به شروع رشد سریع بازار اجاق‌های مایکروویو خانگی کمک کرد. حجم فروش 40000 واحد برای صنعت ایالات متحده در سال 1970 به یک میلیون دستگاه در سال 1975 افزایش یافت. نفوذ بازار در ژاپن حتی سریعتر بود، به دلیل یک مگنترون مهندسی مجدد ارزانتر. چندین شرکت دیگر به بازار پیوستند و برای مدتی بیشتر سیستم‌ها توسط پیمانکاران دفاعی ساخته می‌شدند که بیشتر با مگنترون آشنا بودند. لیتون به ویژه در تجارت رستوران شناخته شده بود.
کاربری مسکونی
در حالی که امروزه غیرمعمول است، طیف وسیعی از مایکروویوهای ترکیبی توسط تولید کنندگان عمده لوازم خانگی در دهه 1970 به عنوان یک پیشرفت طبیعی این فناوری ارائه شد. هر دو تاپان و جنرال الکتریک واحدهایی را ارائه کردند که به نظر می رسید محدوده اجاق گاز/اجاق معمولی باشند، اما دارای قابلیت مایکروویو در حفره اجاق معمولی بودند. چنین محدوده‌هایی برای مصرف‌کنندگان جذاب بودند، زیرا هم انرژی مایکروویو و هم عناصر گرمایشی معمولی می‌توانستند به طور همزمان برای سرعت بخشیدن به پخت و پز استفاده شوند، و هیچ از دست دادن فضای روی میز وجود نداشت. این پیشنهاد همچنین برای تولیدکنندگان جذاب بود زیرا هزینه قطعات اضافی در مقایسه با واحدهای میز که در آن قیمت گذاری به طور فزاینده ای به بازار حساس بود، بهتر می توانست جذب شود.
در سال 1972، Litton (بخش Litton Atherton، مینیاپولیس) دو اجاق مایکروویو جدید را با قیمت‌های 349 و 399 دلار معرفی کرد تا در سال 1976 به حدود 750 میلیون دلار وارد بازار شود.[23] در حالی که قیمت ها بالا بود، ویژگی های جدید همچنان به مدل های خانگی اضافه می شد. آمانا یخ زدایی خودکار را در سال 1974 در مدل RR-4D خود معرفی کرد و اولین کسی بود که در سال 1975 یک پنل کنترل دیجیتال کنترل شده با ریزپردازنده را با مدل RR-6 خود ارائه کرد.
اواخر دهه 1970 شاهد انبوه مدل‌های ارزان‌قیمتی از بسیاری از تولیدکنندگان بزرگ بودیم.
اجاق‌های مایکروویو که قبلاً فقط در کاربردهای صنعتی بزرگ یافت می‌شد، به طور فزاینده‌ای به یکی از وسایل استاندارد آشپزخانه‌های مسکونی در کشورهای توسعه‌یافته تبدیل شدند. تا سال 1986، تقریباً 25 درصد از خانوارها در ایالات متحده دارای اجاق مایکروویو بودند که این رقم در سال 1971 تنها 1 درصد بود؛ [24] اداره آمار کار ایالات متحده گزارش داد که بیش از 90 درصد از خانواده های آمریکایی در سال 1997 دارای اجاق مایکروویو بودند. 24][25] در استرالیا، یک مطالعه تحقیقاتی بازار در سال 2008 نشان داد که 95٪ آشپزخانه ها دارای اجاق مایکروویو هستند و 83٪ از آنها روزانه استفاده می شوند.[26] در کانادا، کمتر از 5 درصد خانوارها در سال 1979 دارای اجاق مایکروویو بودند، اما بیش از 88 درصد خانوارها تا سال 1998 صاحب آن بودند.[27] در فرانسه، 40 درصد خانوارها در سال 1994 صاحب مایکروویو بودند، اما این تعداد تا سال 2004 به 65 درصد افزایش یافت.
پذیرش در کشورهای کمتر توسعه‌یافته کندتر بوده است، زیرا خانواده‌های دارای درآمد قابل تصرف بر روی لوازم خانگی مهم‌تری مانند یخچال و فر تمرکز می‌کنند. به عنوان مثال، در هند، تنها حدود 5 درصد از خانوارها در سال 2013 دارای اجاق مایکروویو بودند، که با 31 درصد مالکیت، بسیار پشت سر یخچال ها قرار داشت.[29] با این حال، اجاق های مایکروویو در حال افزایش محبوبیت هستند. برای مثال، در روسیه، تعداد خانوارهای دارای اجاق مایکروویو از تقریباً 24٪ در سال 2002 به تقریباً 40٪ در سال 2008 افزایش یافت.[30] تقریباً دو برابر تعداد خانوارهای آفریقای جنوبی در سال 2008 (38.7٪) نسبت به سال 2002 (19.8٪) دارای اجاق های مایکروویو بودند.[30] مالکیت اجاق‌های مایکروویو در ویتنام در سال 2008 در 16 درصد خانواده‌ها بود، در مقابل مالکیت 30 درصد یخچال‌ها. این نرخ نسبت به 6.7 درصد مالکیت اجاق‌های مایکروویو در سال 2002 به‌طور قابل‌توجهی افزایش داشت، با مالکیت 14 درصدی برای یخچال‌ها در آن سال.[30]
اجاق های مایکروویو خانگی مصرفی معمولا با قدرت پخت بین 600 تا 1200 وات عرضه می شوند. قدرت پخت مایکروویو که به آن وات خروجی نیز گفته می شود، کمتر از وات ورودی آن است که رتبه قدرت ذکر شده توسط سازنده است.
اندازه اجاق‌های مایکروویو خانگی می‌تواند متفاوت باشد، اما معمولاً حجم داخلی حدود 20 لیتر (1200 مکعب اینچ؛ 0.71 فوت مکعب) و ابعاد خارجی تقریباً 45 تا 60 سانتی‌متر (1 فوت 6 اینچ – 2 فوت 0 اینچ) عرض دارند. 35-40 سانتی متر (1 فوت 2 اینچ – 1 فوت 4 اینچ) عمق و 25 تا 35 سانتی متر (9.8 اینچ – 1 فوت 1.8 اینچ) ارتفاع.[31]
مایکروویوها می توانند صفحه گردان یا تخت باشند. اجاق های گردان شامل یک صفحه یا سینی شیشه ای هستند. تخت‌های تخت شامل صفحه نمی‌شوند، بنابراین حفره‌ای صاف و وسیع‌تر دارند.[32][33][34]
بر اساس موقعیت و نوع، US DOE آنها را به عنوان (1) کانتر یا (2) در محدوده و توکار (فر دیواری برای کابینت یا مدل کشو) طبقه بندی می کند.[32]
مایکروویوهای سنتی به توان ولتاژ بالای داخلی از ترانسفورماتور خط/شبکه متکی هستند، اما بسیاری از مدل‌های جدیدتر توسط یک اینورتر تغذیه می‌شوند. مایکروویوهای اینورتر می توانند برای دستیابی به نتایج یکنواخت تر پخت مفید باشند، زیرا جریان یکپارچه ای از قدرت پخت و پز را ارائه می دهند.
یک مایکروویو سنتی فقط دو سطح توان خروجی دارد، کاملاً روشن و کاملاً خاموش. تنظیمات گرمای متوسط با استفاده از مدولاسیون چرخه کار به دست می آیند و هر چند ثانیه یک بار بین قدرت کامل و خاموش می شوند و زمان بیشتری برای تنظیمات بالاتر روشن می شود.
با این حال، یک نوع اینورتر می‌تواند دمای پایین‌تری را برای مدت طولانی بدون نیاز به خاموش و روشن شدن مکرر حفظ کند. این مایکروویوها جدا از ارائه توانایی پخت عالی، عموماً انرژی کارآمدتری دارند.[35][34][36]
از سال 2020، اکثر اجاق‌های مایکروویو رومیزی (صرف نظر از نام تجاری) فروخته شده در ایالات متحده توسط گروه Midea تولید می‌شدند.
دسته بندی ها
نماد ایمن در مایکروویو
اجاق‌های مایکروویو خانگی معمولاً با نماد ایمنی مایکروویو، در کنار رتبه‌بندی تقریبی IEC 60705 دستگاه، بر حسب وات (معمولاً: 600 وات، 700 وات، 800 وات، 900 وات، 1000 وات)، و یک گرمایش داوطلبانه (A-Eheating) مشخص می‌شوند. [38]
اصول
اجاق مایکروویو با عبور اشعه مایکروویو غذا را گرم می کند. مایکروویوها شکلی از تشعشعات الکترومغناطیسی غیر یونیزه با فرکانس به اصطلاح در ناحیه مایکروویو (300 مگاهرتز تا 300 گیگاهرتز) هستند. اجاق‌های مایکروویو از فرکانس‌هایی در یکی از باندهای ISM (صنعتی، علمی، پزشکی) استفاده می‌کنند، که در غیر این صورت برای برقراری ارتباط بین دستگاه‌هایی که برای کار کردن نیازی به مجوز ندارند، استفاده می‌شود، بنابراین با دیگر خدمات رادیویی حیاتی تداخلی ندارند.
این یک تصور غلط رایج است که اجاق‌های مایکروویو غذا را با رزونانس خاصی از مولکول‌های آب در غذا گرم می‌کنند. در عوض، اجاق‌های مایکروویو با چرخش مولکول‌ها تحت تأثیر یک میدان الکتریکی دائماً در حال تغییر، معمولاً در محدوده فرکانس‌های مایکروویو، گرم می‌شوند و قدرت وات بالاتر اجاق مایکروویو منجر به زمان پخت سریعتر می‌شود. به طور معمول، اجاق‌های مصرفی در حدود 2.45 گیگاهرتز اسمی (گیگاهرتز) کار می‌کنند – طول موج 12.2 سانتی‌متر (4.80 اینچ) در باند ISM 2.4 تا 2.5 گیگاهرتز – در حالی که اجاق‌های بزرگ صنعتی/تجاری اغلب از 915 مگا هرتز (32.8 مگاهرتز) استفاده می‌کنند. 12.9 اینچ).[39]در میان تفاوت‌های دیگر، طول موج بلندتر اجاق‌های مایکروویو تجاری اجازه می‌دهد تا اثرات حرارتی اولیه در عمق غذا یا مایع آغاز شود و بنابراین زودتر به طور یکنواخت در قسمت عمده آن پخش شود، و همچنین دمای داخل غذا را سریعتر افزایش می‌دهد. 40]
یک اجاق مایکروویو از ساختار دوقطبی الکتریکی مولکول های آب، چربی ها و بسیاری از مواد دیگر در غذا بهره می برد و از فرآیندی به نام گرمایش دی الکتریک استفاده می کند. این مولکول ها در یک انتها بار مثبت جزئی و در سمت دیگر بار منفی جزئی دارند. در یک میدان الکتریکی متناوب، آنها دائماً به دور خود می‌چرخند و مدام سعی می‌کنند خود را با میدان الکتریکی هماهنگ کنند. این می تواند در طیف وسیعی از فرکانس ها اتفاق بیفتد.[41][42][43] انرژی میدان الکتریکی توسط مولکول های دوقطبی به عنوان انرژی دورانی جذب می شود. سپس به مولکول‌های غیر دوقطبی برخورد می‌کنند و باعث می‌شوند که سریعتر حرکت کنند. این انرژی به صورت چرخش‌های مولکولی، ارتعاشات یا سایر حرکت‌هایی که نشان‌دهنده افزایش دمای غذا است، عمیق‌تر در ماده به اشتراک گذاشته می‌شود. هنگامی که انرژی میدان الکتریکی در ابتدا جذب شد، گرما به تدریج از طریق جسم پخش می‌شود، مشابه هر انتقال حرارت دیگری از طریق تماس با جسم داغ‌تر.[44]
یخ زدایی
گرمایش مایکروویو در آب مایع کارآمدتر از آب یخ زده است، جایی که حرکت مولکول ها محدودتر است. یخ‌زدایی با تنظیم توان کم انجام می‌شود و زمان لازم را برای انتقال گرما به قسمت‌های یخ زده غذا می‌دهد. گرمایش دی الکتریک آب مایع نیز وابسته به دما است: در دمای 0 درجه سانتیگراد، تلفات دی الکتریک در فرکانس میدانی حدود 10 گیگاهرتز، و برای دمای آب بالاتر در فرکانس های میدانی بالاتر، بیشترین میزان را دارد.[45]
چربی و شکر
قندها و تری گلیسیریدها (چربی ها و روغن ها) امواج مایکروویو را به دلیل گشتاورهای دوقطبی گروه های هیدروکسیل یا گروه های استری جذب می کنند. گرمایش با مایکروویو روی چربی ها و قندها نسبت به آب کارایی کمتری دارد، زیرا آنها گشتاور دوقطبی مولکولی کمتری دارند.[a]
اگرچه چربی‌ها و شکر معمولاً انرژی را با کارایی کمتری نسبت به آب جذب می‌کنند، اما به طور متناقضی دمای آنها در زمان پخت سریعتر و بیشتر از آب افزایش می‌یابد: چربی‌ها و روغن‌ها به انرژی کمتری در هر گرم از مواد برای افزایش دمای خود به میزان 1 درجه سانتیگراد نسبت به آب نیاز دارند. ظرفیت گرمایی ویژه) و تنها پس از رسیدن به دمای بالاتر از آب (دمای لازم برای تبخیر شدن بیشتر است) با “جوش” سرد می شوند، بنابراین در داخل اجاق های مایکروویو معمولاً به دمای بالاتری می رسند – گاهی اوقات بسیار بالاتر.[45] این می تواند باعث ایجاد دما در روغن یا غذاهای چرب مانند بیکن شود که بسیار بالاتر از نقطه جوش آب است، و به اندازه ای بالا باشد که برخی واکنش های قهوه ای شدن را ایجاد کند، بسیار شبیه به روش کباب کردن معمولی (انگلیس: کباب کردن)، آب پز کردن، یا سرخ کردن با چربی عمیق.
این تأثیر اغلب توسط مصرف کنندگان از آسیب غیرمنتظره به ظروف پلاستیکی هنگامی که مواد غذایی حاوی قند، نشاسته یا چربی بالا در مایکروویو باعث ایجاد دماهای بالاتر می شوند، متوجه می شوند. غذاهای پر آب و با روغن کم به ندرت از دمای جوش آب بیشتر می شود و به پلاستیک آسیب نمی رساند.
ظروف آشپزی
ظروف آشپزی باید برای مایکروویو شفاف باشند. ظروف رسانا، مانند قابلمه های فلزی، امواج مایکروویو را منعکس می کنند و از رسیدن امواج مایکروویو به غذا جلوگیری می کنند. ظروف پخت و پز ساخته شده از مواد با ضریب نفوذ الکتریکی بالا امواج مایکروویو را جذب می کنند و در نتیجه ظروف آشپزی به جای غذا گرم می شوند. ظروف پخت و پز ساخته شده از رزین ملامین یک نوع معمولی از ظروف است که در اجاق مایکروویو گرم می شود و کارایی اجاق مایکروویو را کاهش می دهد و خطر سوختگی یا شکستن ظروف را ایجاد می کند.
فرار حرارتی
گرمایش مایکروویو می‌تواند باعث خروج حرارتی موضعی در برخی مواد با رسانایی حرارتی کم شود که دارای ثابت‌های دی الکتریک هستند که با دما افزایش می‌یابد. به عنوان مثال شیشه است که در صورت گرم شدن از قبل می تواند در اجاق مایکروویو تا حد ذوب شدن ظاهر شود. علاوه بر این، امواج مایکروویو می توانند انواع خاصی از سنگ ها را ذوب کنند و مقادیر کمی سنگ مذاب تولید کنند. برخی از سرامیک ها نیز می توانند ذوب شوند و حتی ممکن است پس از سرد شدن شفاف شوند. فرار حرارتی بیشتر برای مایعات رسانای الکتریکی مانند آب شور است.[46]
نفوذ
تصور اشتباه دیگر این است که اجاق‌های مایکروویو غذا را «از داخل به بیرون» می‌پزند، یعنی از مرکز کل توده غذا به بیرون. این ایده از رفتار گرمایشی ناشی می‌شود که اگر یک لایه جاذب آب در زیر یک لایه خشک‌تر کمتر جاذب‌تر در سطح یک غذا قرار گیرد، دیده می‌شود. در این حالت، رسوب انرژی گرمایی در داخل یک غذا می تواند از سطح آن بیشتر باشد. همچنین اگر لایه داخلی ظرفیت گرمایی کمتری نسبت به لایه خارجی داشته باشد و باعث شود به دمای بالاتری برسد یا حتی اگر لایه داخلی از نظر حرارتی رسانایی بیشتری نسبت به لایه بیرونی داشته باشد و با وجود داشتن دمای پایین تر احساس گرما بیشتری داشته باشد، رخ می دهد. با این حال، در بیشتر موارد، با یک ماده غذایی با ساختار یکنواخت یا نسبتاً همگن، امواج مایکروویو در لایه‌های بیرونی ماده در سطحی مشابه با لایه‌های داخلی جذب می‌شوند.
بسته به محتوای آب، عمق رسوب گرمای اولیه ممکن است چندین سانتی متر یا بیشتر با اجاق های مایکروویو باشد، برخلاف روش های کباب کردن / کبابی (مادون قرمز) یا گرمایش همرفت که گرما را به صورت نازک در سطح غذا می نشینند. عمق نفوذ امواج مایکروویو به ترکیب مواد غذایی و فرکانس بستگی دارد و فرکانس‌های مایکروویو پایین‌تر (طول موج‌های بلندتر) به عمق بیشتری نفوذ می‌کنند.[40]
مصرف انرژی
در حال استفاده، اجاق‌های مایکروویو می‌توانند کمتر از 50% راندمان تبدیل برق به مایکروویو داشته باشند، [47] اما مدل‌های کارآمد انرژی می‌توانند از راندمان 64% فراتر بروند.[48] پخت و پز روی اجاق گاز بسته به نوع وسیله مورد استفاده 40 تا 90 درصد کارآمد است.[49]
از آنجا که آنها به ندرت استفاده می شوند، متوسط اجاق مایکروویو خانگی تنها 72 کیلووات ساعت در سال مصرف می کند.[50] در سطح جهانی، اجاق‌های مایکروویو در سال 2018 حدود 77 تراوات ساعت یا 0.3 درصد از تولید برق جهانی را استفاده کردند.[51]
یک مطالعه در سال 2000 توسط آزمایشگاه ملی لارنس برکلی نشان داد که متوسط مایکروویو در صورت عدم استفاده تقریباً 3 وات توان آماده به کار می گیرد، [52] که در مجموع تقریباً 26 کیلووات ساعت در سال است. استانداردهای بهره وری جدید که در سال 2016 توسط وزارت انرژی ایالات متحده تحمیل شد، به کمتر از 1 وات یا تقریباً 9 کیلووات ساعت در سال، برای اکثر انواع اجاق های مایکروویو نیاز دارد.[53]
اجزاء
یک اجاق مایکروویو به طور کلی شامل موارد زیر است:
- یک منبع تغذیه DC با ولتاژ بالا، یا:
- یک ترانسفورماتور ولتاژ بالا بزرگ با دوبرابر ولتاژ (یک خازن ولتاژ بالا و یک دیود)
- یک مبدل برق الکترونیکی که معمولاً در اطراف یک اینورتر قرار دارد.
- یک مگنترون حفره ای که انرژی الکتریکی ولتاژ بالا DC را به تشعشعات مایکروویو تبدیل می کند
- مدار کنترل مگنترون (معمولا با میکروکنترلر)
- یک موجبر کوتاه (برای جفت کردن توان مایکروویو از مگنترون به محفظه پخت و پز)
- یک فن همزن صفحه گردان و/یا راهنمای موج فلزی
- یک کنترل پنل
در اکثر کوره ها، مگنترون توسط یک ترانسفورماتور خطی هدایت می شود که فقط می تواند کاملاً روشن یا خاموش شود. (یکی از انواع فضاساز جنرال الکتریک دارای دو ضربه بر روی ترانسفورماتور اولیه، برای حالت های با توان بالا و پایین بود.) معمولاً انتخاب سطح توان بر شدت تابش مایکروویو تأثیر نمی گذارد. در عوض، مگنترون هر چند ثانیه یکبار روشن و خاموش می شود، بنابراین چرخه کاری در مقیاس بزرگ تغییر می کند. مدل‌های جدیدتر از منابع تغذیه اینورتر استفاده می‌کنند که از مدولاسیون عرض پالس استفاده می‌کنند تا گرمایش مستمر مؤثری را در تنظیمات توان کاهش‌یافته فراهم کنند، به طوری که غذاها به طور یکنواخت‌تر در یک سطح توان معین گرم می‌شوند و می‌توانند سریعتر گرم شوند بدون اینکه در اثر حرارت ناهموار آسیب ببینند.[54] [35] [34] [36]
فرکانس های مایکروویو مورد استفاده در اجاق های مایکروویو بر اساس محدودیت های نظارتی و هزینه انتخاب می شوند. اولین مورد این است که آنها باید در یکی از باندهای فرکانسی صنعتی، علمی و پزشکی (ISM) باشند که برای اهداف غیرمجاز در نظر گرفته شده است. برای مصارف خانگی، 2.45 گیگاهرتز نسبت به 915 مگاهرتز مزیت دارد، زیرا 915 مگاهرتز در برخی کشورها فقط یک باند ISM است (منطقه 2 ITU) در حالی که 2.45 گیگاهرتز در سراسر جهان در دسترس است. اما برای پخت و پز در مایکروویو استفاده نمی شود. دو مورد از آنها روی فرکانس‌های 5.8 گیگاهرتز و 24.125 گیگاهرتز متمرکز شده‌اند، اما به دلیل هزینه بسیار بالای تولید برق در این فرکانس‌ها، برای پخت و پز در مایکروویو استفاده نمی‌شوند. نیاز به تجهیزات گران قیمت برای تولید توان کافی بدون ایجاد تداخل در خارج از باند دارد و فقط در برخی کشورها موجود است.[نیازمند منبع]
محفظه پخت و پز شبیه قفس فارادی برای جلوگیری از خروج امواج از فر است. حتی اگر هیچ تماس مداوم فلز به فلز در اطراف لبه در وجود ندارد، اتصالات چوک روی لبه های در مانند تماس فلز به فلز در فرکانس امواج مایکروویو عمل می کند تا از نشتی جلوگیری کند. درب فر معمولا دارای یک پنجره برای مشاهده آسان است، با یک لایه توری رسانا در فاصله کمی از پانل بیرونی برای حفظ محافظ. از آنجایی که اندازه سوراخ‌ها در مش بسیار کمتر از طول موج مایکروویوها است (12.2 سانتی‌متر برای 2.45 گیگاهرتز معمول)، تابش مایکروویو نمی‌تواند از در عبور کند، در حالی که نور مرئی (با طول موج بسیار کوتاه‌تر) می‌تواند.[55]
صفحه کنترل
اجاق‌های مایکروویو مدرن از یک تایمر آنالوگ یا یک صفحه کنترل دیجیتال برای کار استفاده می‌کنند. پانل های کنترل دارای یک صفحه نمایش LED، LCD یا خلاء فلورسنت، دکمه هایی برای ورود زمان پخت و یک ویژگی انتخاب سطح قدرت هستند. گزینه یخ زدایی معمولاً به عنوان سطح توان یا عملکرد جداگانه ارائه می شود. برخی از مدل ها شامل تنظیمات از پیش برنامه ریزی شده برای انواع مختلف غذا هستند که معمولاً وزن را به عنوان ورودی در نظر می گیرند. در دهه 1990، برندهایی مانند پاناسونیک و جنرال الکتریک شروع به ارائه مدل هایی با صفحه نمایش متنی اسکرول کردند که دستورالعمل های آشپزی را نشان می داد.
تنظیمات برق معمولاً نه با تغییر واقعی توان خروجی، بلکه با خاموش و روشن کردن انتشار انرژی مایکروویو در فواصل زمانی انجام می شود. بنابراین بالاترین تنظیم قدرت پیوسته را نشان می دهد. یخ زدایی ممکن است نشان دهنده قدرت برای دو ثانیه و سپس عدم وجود برق برای پنج ثانیه باشد. برای نشان دادن اتمام پخت و پز، معمولاً یک هشدار صوتی مانند زنگ یا بیپر وجود دارد و/یا «پایان» معمولاً روی صفحه نمایش مایکروویو دیجیتال ظاهر می شود.
پانل های کنترل مایکروویو اغلب برای استفاده ناخوشایند در نظر گرفته می شوند و اغلب به عنوان نمونه هایی برای طراحی رابط کاربری استفاده می شوند.[56]
انواع و لوازم جانبی
یکی از انواع مایکروفر معمولی، مایکروویو کانوکشن است. مایکروویو کانوکشن ترکیبی از اجاق مایکروویو استاندارد و اجاق همرفتی است. این اجازه می دهد تا غذا به سرعت پخته شود، اما مانند یک اجاق همرفت، قهوه ای یا ترد شود. اجاق‌های مایکروویو کانوکشن گران‌تر از مایکروویوهای معمولی هستند. برخی از اجاق‌های مایکروویو کانوکشن – آنهایی که عناصر گرمایشی در معرض دید دارند – می‌توانند دود و بوی سوختگی ایجاد کنند زیرا پاشش مواد غذایی ناشی از استفاده قبلی فقط از مایکروویو از روی عناصر گرمایش سوزانده می‌شود. برخی از کوره ها از هوای با سرعت بالا استفاده می کنند. اینها به عنوان اجاق های برخوردی شناخته می شوند و برای پخت سریع غذا در رستوران ها طراحی شده اند، اما هزینه بیشتری دارند و انرژی بیشتری مصرف می کنند.
در سال 2000، برخی از تولیدکنندگان شروع به ارائه لامپ‌های هالوژن کوارتز با قدرت بالا برای مدل‌های اجاق‌های مایکروویو همرفتی خود کردند، [57] آنها را با نام‌هایی مانند «Speedcook»، «Advantium»، «Lightwave» و «Optimwave» به بازار عرضه کردند تا بر توانایی‌شان در پخت غذا تأکید شود. به سرعت و با قهوه ای خوب. لامپ ها سطح غذا را با تابش مادون قرمز (IR) گرم می کنند و سطوح را مانند اجاق های معمولی قهوه ای می کنند. غذا قهوه ای می شود در حالی که با تابش مایکروویو گرم می شود و از طریق رسانایی از طریق تماس با هوای گرم شده گرم می شود. انرژی IR که توسط لامپ ها به سطح بیرونی غذا می رسد برای شروع کارامل شدن قهوه ای در غذاهایی که عمدتاً از کربوهیدرات ها تشکیل شده اند و واکنش های Maillard در غذاهایی که عمدتاً از پروتئین تشکیل شده اند کافی است. این واکنش‌ها در غذا، بافت و طعمی شبیه به آنچه که معمولاً از پخت معمولی در فر انتظار می‌رود، به جای طعم ملایم جوشانده و بخار پز ایجاد می‌کند که پخت تنها در مایکروویو تمایل به ایجاد آن دارد.
به منظور کمک به قهوه ای شدن، گاهی از سینی قهوه ای لوازم جانبی استفاده می شود که معمولاً از شیشه یا چینی تشکیل شده است. با اکسید کردن لایه رویی تا زمانی که قهوه ای شود، غذا را ترد می کند.
شام‌های یخ‌زده، پای و کیسه‌های پاپ کورن مایکروویو اغلب حاوی یک ضایعات ساخته شده از فیلم نازک آلومینیومی در بسته‌بندی هستند یا روی یک سینی کاغذی کوچک قرار می‌گیرند. فیلم فلزی انرژی مایکروویو را به طور موثر جذب می کند و در نتیجه بسیار داغ می شود و در مادون قرمز تابش می کند و حرارت روغن را برای ذرت بو داده یا حتی سطوح غذاهای یخ زده قهوه ای می کند. بسته های گرمایشی یا سینی های حاوی سوسپتور برای یک بار استفاده طراحی شده و سپس به عنوان زباله دور ریخته می شوند.
ویژگی های گرمایش
اجاق‌های مایکروویو گرما را مستقیماً در داخل غذا تولید می‌کنند، اما علیرغم تصور غلط رایج که غذای مایکروویو از داخل به بیرون پخته می‌شود، مایکروویوهای 2.45 گیگاهرتز تنها می‌توانند تقریباً 1 سانتی‌متر (0.39 اینچ) در بیشتر غذاها نفوذ کنند. بخش‌های داخلی غذاهای غلیظ‌تر عمدتاً با حرارتی که از 1 سانتی‌متر بیرونی (0.39 اینچ) هدایت می‌شود، گرم می‌شوند.[58][59]
گرم کردن یکنواخت در مواد غذایی در مایکروویو می تواند تا حدی به دلیل توزیع نابرابر انرژی مایکروویو در داخل فر و تا حدودی به دلیل نرخ های متفاوت جذب انرژی در قسمت های مختلف غذا باشد. اولین مشکل توسط یک همزن، نوعی فن که انرژی مایکروویو را در حین چرخش آن به قسمت های مختلف فر منعکس می کند، یا توسط یک صفحه گردان یا چرخ فلک که غذا را می چرخاند، کاهش می یابد. با این حال، میزهای گردان همچنان ممکن است نقاطی مانند مرکز اجاق باقی بگذارند که توزیع ناهموار انرژی را دریافت می کنند. با قرار دادن یک تکه کاغذ حرارتی مرطوب در اجاق می توان مکان نقاط مرده و نقاط داغ را در اجاق مایکروویو مشخص کرد.
هنگامی که کاغذ اشباع شده از آب در معرض تشعشعات مایکروویو قرار می گیرد، به اندازه ای داغ می شود که باعث تیره شدن رنگ می شود که می تواند یک نمایش بصری از مایکروویوها را ارائه دهد. اگر چند لایه کاغذ در فر با فاصله کافی بین آنها ساخته شود، می توان یک نقشه سه بعدی ایجاد کرد. بسیاری از رسیدهای فروشگاه ها بر روی کاغذ حرارتی چاپ می شوند که به راحتی در خانه انجام می شود.[60]
مشکل دوم به دلیل ترکیب و هندسه غذاست و آشپز باید با چیدمان غذا به گونه ای که انرژی را به طور یکنواخت جذب کند و به طور دوره ای قسمت هایی از غذا را که بیش از حد گرم می شود آزمایش کرده و محافظت کند، به آن رسیدگی شود. در برخی از مواد با رسانایی حرارتی پایین، جایی که ثابت دی الکتریک با دما افزایش می یابد، گرمایش مایکروویو می تواند باعث فرار موضعی حرارتی شود. تحت شرایط خاصی، شیشه می تواند در یک اجاق مایکروویو تا حد ذوب شدن، فرار حرارتی را نشان دهد.[61]
با توجه به این پدیده، اجاق‌های مایکروویو تنظیم شده در سطوح قدرت بسیار بالا حتی ممکن است شروع به پختن لبه‌های غذای منجمد کنند در حالی که داخل غذا یخ زده باقی می‌ماند. مورد دیگری از گرمایش ناهموار را می توان در محصولات پخته شده حاوی توت مشاهده کرد. در این موارد، توت‌ها انرژی بیشتری نسبت به نان خشک‌تر اطراف جذب می‌کنند و به دلیل رسانایی حرارتی کم نان، نمی‌توانند گرما را از بین ببرند. اغلب این باعث گرم شدن بیش از حد توت ها نسبت به بقیه غذا می شود. تنظیمات فر «یخ زدایی» یا از سطوح توان کم استفاده می کنند یا به طور مکرر برق را خاموش و روشن می کنند – به گونه ای طراحی شده اند تا زمان انتقال گرما در غذاهای یخ زده از مناطقی که گرما را راحت تر جذب می کنند به مناطقی که آهسته تر گرم می شوند، منتقل شود. در اجاق‌های مجهز به صفحه گردان، با قرار دادن غذا در خارج از مرکز روی سینی میز چرخان، به جای دقیقاً در مرکز، گرمایش یکنواخت‌تر انجام می‌شود، زیرا این امر منجر به گرم شدن یکنواخت‌تر غذا در کل می‌شود.[62]
اجاق های مایکروویو در بازار وجود دارند که امکان یخ زدایی کامل را فراهم می کنند. آنها این کار را با بهره برداری از ویژگی های حالت های LSM تابش الکترومغناطیسی انجام می دهند. یخ زدایی تمام توان LSM ممکن است در واقع نتایج یکنواخت تری نسبت به یخ زدایی آهسته داشته باشد.[63]
گرمایش مایکروویو می تواند عمداً با طراحی ناهموار باشد. برخی از بسته های قابل مایکروویو (به ویژه پای ها) ممکن است حاوی موادی باشند که حاوی تکه های سرامیکی یا آلومینیومی هستند، که برای جذب امواج مایکروویو و گرم شدن طراحی شده اند، که با رسوب بیشتر انرژی در این نواحی به پخت یا آماده سازی پوسته کمک می کند. چنین تکه های سرامیکی چسبانده شده به مقوا در کنار غذا قرار می گیرند و معمولاً به رنگ آبی یا خاکستری دودی هستند که معمولاً آنها را به راحتی قابل شناسایی می کند. آستین های مقوایی همراه با Hot Pockets که سطحی نقره ای در داخل دارند، نمونه خوبی از این بسته بندی هستند. بسته بندی مقوایی قابل مایکروویو همچنین ممکن است حاوی تکه های سرامیکی بالای سر باشد که به همان شیوه عمل می کنند. اصطلاح فنی برای چنین پچ جاذب مایکروویو یک susceptor است.[64]
تاثیر بر غذا و مواد مغذی
هر شکلی از پخت و پز محتوای کلی مواد مغذی غذا را کاهش می دهد، به ویژه ویتامین های محلول در آب رایج در سبزیجات، اما متغیرهای کلیدی این است که چه مقدار آب در پخت و پز استفاده می شود، چه مدت غذا پخته می شود و در چه دمایی.[65] 66] مواد مغذی در درجه اول با شسته شدن در آب پخت و پز از بین می روند، که تمایل دارد پخت و پز در مایکروویو را موثر کند، با توجه به زمان پخت کوتاه تر آن و اینکه آب گرم شده در غذا وجود دارد.[65] مانند سایر روش های گرمایش، مایکروویو ویتامین B12 را از حالت فعال به غیرفعال تبدیل می کند. مقدار تبدیل به دمای بدست آمده و همچنین زمان پخت بستگی دارد. غذای پخته شده حداکثر به 100 درجه سانتیگراد (212 درجه فارنهایت) (نقطه جوش آب) می رسد، در حالی که غذای پخته شده در مایکروویو می تواند در داخل گرمتر از این باشد و منجر به تجزیه سریعتر ویتامین B12 شود. تا حدی با زمان پخت کوتاه‌تر مورد نیاز جبران می‌شود.[67]
اسفناج وقتی در اجاق مایکروویو پخته می شود تقریباً تمام فولات خود را حفظ می کند. هنگامی که جوشانده می شود، حدود 77٪، مواد مغذی را در آب آشپزی از دست می دهد.[65] بیکن پخته شده توسط مایکروویو دارای سطوح قابل توجهی نیتروزامین کمتری نسبت به بیکن معمولی است.[66] سبزیجات بخارپز شده در مایکروویو نسبت به زمانی که روی اجاق پخته می شوند، مواد مغذی بیشتری را حفظ می کنند.[66] بلانچ با مایکروویو برای حفظ ویتامین های محلول در آب، فولات، تیامین و ریبوفلاوین 3 تا 4 برابر موثرتر از بلانچ با آب جوشانده است، به استثنای ویتامین C که 29 درصد آن از بین می رود (در مقایسه با کاهش 16 درصدی بلانچ کردن با آب جوشیده).[68]
مزایا و ویژگی های ایمنی
تمام اجاق‌های مایکروویو از یک تایمر برای خاموش کردن فر در پایان زمان پخت استفاده می‌کنند.
اجاق های مایکروویو بدون اینکه خودشان گرم شوند غذا را گرم می کنند. با برداشتن قابلمه از روی اجاق گاز، مگر اینکه یک اجاق گاز القایی باشد، یک عنصر گرمایشی بالقوه خطرناک یا تخته سنگی باقی می ماند که برای مدتی داغ باقی می ماند. به همین ترتیب، هنگام بیرون آوردن یک قابلمه از اجاق معمولی، بازوهای فرد در معرض دیواره های بسیار داغ فر قرار می گیرند. مایکروویو این مشکل را ایجاد نمی کند.
غذا و ظروف آشپزی خارج شده از اجاق مایکروویو به ندرت گرمتر از 100 درجه سانتیگراد (212 درجه فارنهایت) هستند. ظروف آشپزی مورد استفاده در اجاق مایکروویو اغلب بسیار خنک تر از غذا هستند زیرا ظروف پخت و پز برای مایکروویو شفاف هستند. مایکروویو به طور مستقیم غذا را گرم می کند و ظروف پخت و پز به طور غیر مستقیم توسط غذا گرم می شوند. از طرف دیگر، غذا و ظروف پخت و پز از یک اجاق معمولی، با دمای بقیه فر برابر است. دمای معمولی پخت 180 درجه سانتیگراد (356 درجه فارنهایت) است. این بدان معناست که اجاق ها و اجاق های معمولی می توانند سوختگی های جدی تری ایجاد کنند.
دمای کمتر پخت و پز (نقطه جوش آب) در مقایسه با پخت در اجاق یا سرخ کردن یک مزیت ایمنی قابل توجه است، زیرا تشکیل قطران و زغال سنگ را که سرطان زا هستند از بین می برد.[69] تشعشعات مایکروویو نیز عمیق‌تر از حرارت مستقیم نفوذ می‌کنند، به طوری که غذا با محتوای آب داخلی خود گرم می‌شود. در مقابل، حرارت مستقیم می تواند سطح را بسوزاند در حالی که داخل هنوز سرد است. گرم کردن غذا در مایکروویو قبل از قرار دادن آن در گریل یا تابه، زمان لازم برای گرم کردن غذا را کاهش می‌دهد و تشکیل زغال‌زای سرطان‌زا را کاهش می‌دهد. برخلاف سرخ کردن و پختن، مایکروویو در سیب‌زمینی آکریل آمید تولید نمی‌کند، [70] اما برخلاف سرخ کردن عمیق، اثربخشی محدودی در کاهش سطح گلیکوالکالوئید (یعنی سولانین) دارد.[71] آکریل آمید در سایر محصولات مایکروویو مانند ذرت بوداد یافت شده است.
در تمیز کردن اسفنج های آشپزخانه استفاده کنید
مطالعات استفاده از اجاق مایکروویو را برای تمیز کردن اسفنج‌های خانگی غیرفلزی که کاملاً خیس شده‌اند بررسی کرده‌اند. یک مطالعه در سال 2006 نشان داد که استفاده از مایکروویو در اسفنج‌های مرطوب به مدت دو دقیقه (با توان 1000 وات) 99 درصد کلیفرم‌ها، E. coli و فاژهای MS2 را از بین می‌برد. اسپورهای باسیلوس سرئوس در چهار دقیقه مایکروویو کشته شدند.[72]
یک مطالعه در سال 2017 کمتر مثبت بود: حدود 60٪ از میکروب ها از بین رفتند اما بقیه به سرعت اسفنج را دوباره کلونی کردند.[73]
مسائل
دمای بالا
ظروف دربسته
ظروف دربسته مانند تخم مرغ ها به دلیل افزایش فشار بخار هنگام گرم شدن در اجاق مایکروویو می توانند منفجر شوند. زرده های تازه تخم مرغ دست نخورده در خارج از پوسته نیز در اثر حرارت فوق العاده منفجر می شوند. فوم‌های پلاستیکی عایق از همه نوع عموماً حاوی محفظه‌های هوای بسته هستند و معمولاً برای استفاده در مایکروویو توصیه نمی‌شوند، زیرا محفظه‌های هوا منفجر می‌شوند و ممکن است فوم (که در صورت مصرف می‌تواند سمی باشد) ذوب شود. همه پلاستیک ها در مایکروویو ایمن نیستند و برخی از پلاستیک ها امواج مایکروویو را به حدی جذب می کنند که ممکن است به طور خطرناکی داغ شوند.
آتش سوزی ها
پاپ کورن ذغالی شده با روشن ماندن بیش از حد اجاق مایکروویو سوخت
محصولاتی که برای مدت طولانی گرم می شوند ممکن است آتش بگیرند. اگرچه این امر ذاتی هر شکلی از پخت و پز است، پخت سریع و ماهیت بدون مراقبت استفاده از اجاق های مایکروویو خطرات بیشتری را به همراه دارد.
سوپرگرم کردن
در موارد نادر، آب و سایر مایعات همگن وقتی در اجاق مایکروویو در ظرفی با سطح صاف گرم می‌شوند، می‌توانند فوق‌گرم شوند[74][75]. یعنی مایع به دمایی کمی بالاتر از نقطه جوش طبیعی خود می رسد بدون اینکه حباب های بخار در داخل مایع تشکیل شود. هنگامی که مایع مختل می شود، مانند زمانی که کاربر ظرف را می گیرد تا آن را از اجاق بیرون بیاورد یا در حالی که مواد جامد مانند پودر خامه یا شکر به آن اضافه می کند، فرآیند جوش می تواند به طور انفجاری شروع شود. این می تواند منجر به جوش خود به خودی (هسته زایی) شود که ممکن است به اندازه کافی شدید باشد که مایع در حال جوش را از ظرف خارج کند و باعث سوختن شدید شود.[76]
اشیاء فلزی
برخلاف تصور رایج، اشیاء فلزی را می توان با خیال راحت در اجاق مایکروویو استفاده کرد، اما با برخی محدودیت ها.[77][78] هر جسم فلزی یا رسانایی که در اجاق مایکروویو قرار می گیرد تا حدی به عنوان یک آنتن عمل می کند و در نتیجه جریان الکتریکی ایجاد می کند. این باعث می شود که جسم به عنوان یک عنصر گرمایش عمل کند. این اثر با شکل و ترکیب جسم متفاوت است و گاهی اوقات برای پخت و پز استفاده می شود.
هر جسمی که حاوی فلز نوک تیز باشد می تواند در هنگام مایکروویو یک قوس الکتریکی (جرقه) ایجاد کند. این شامل کارد و چنگال، فویل آلومینیومی مچاله شده (اگرچه برخی از فویل های مورد استفاده در اجاق های مایکروویو ایمن هستند، در زیر مشاهده کنید)، بند های پیچ دار حاوی سیم فلزی، دسته های حمل سیم فلزی در سطل صدف، یا تقریباً هر فلزی که به شکل فویل با رسانایی ضعیف یا سیم نازک، یا به شکل نوک تیز.[79] چنگال ها مثال خوبی هستند: قلاب های چنگال با تولید غلظت بالایی از بار الکتریکی در نوک ها به میدان الکتریکی پاسخ می دهند. این اثر بیش از شکست دی الکتریک هوا، حدود 3 مگا ولت بر متر (3×106 V/m) است. هوا یک پلاسمای رسانا را تشکیل می دهد که به صورت جرقه قابل مشاهده است. سپس پلاسما و قلاب ها ممکن است یک حلقه رسانا تشکیل دهند که ممکن است آنتن موثرتری باشد و در نتیجه جرقه طولانی تری ایجاد شود. هنگامی که تجزیه دی الکتریک در هوا اتفاق می افتد، مقداری ازن و اکسیدهای نیتروژن تشکیل می شود که هر دو در مقادیر زیاد ناسالم هستند.
مایکروویو کردن یک جسم فلزی صاف بدون انتهای نوک تیز، به عنوان مثال، یک قاشق یا ظرف فلزی کم عمق، معمولاً جرقه ایجاد نمی کند. قفسه های سیمی فلزی ضخیم می توانند بخشی از طراحی داخلی اجاق های مایکروویو باشند (به تصویر مراجعه کنید). به روشی مشابه، صفحات دیوار داخلی با سوراخ‌هایی که به نور و هوا اجازه ورود به اجاق را می‌دهند و امکان مشاهده فضای داخلی را از طریق درب فر فراهم می‌کنند، همگی از فلز رسانا ساخته شده‌اند که به شکل ایمن شکل گرفته‌اند.
تأثیر لایه‌های فلزی نازک در مایکروویو را می‌توان به وضوح روی یک دیسک فشرده یا دی‌وی‌دی (به ویژه نوع فشرده کارخانه) مشاهده کرد. امواج مایکروویو جریان های الکتریکی را در لایه فلزی القا می کند که گرم می شود و پلاستیک موجود در دیسک را ذوب می کند و الگویی از اسکارهای متحدالمرکز و شعاعی به جا می گذارد. به طور مشابه، چینی با لایه های فلزی نازک نیز می تواند با مایکروویو از بین برود یا آسیب ببیند. فویل آلومینیومی به اندازه‌ای ضخیم است که در اجاق‌های مایکروویو به عنوان محافظی در برابر حرارت دادن قسمت‌های مواد غذایی استفاده می‌شود، در صورتی که فویل خیلی تاب نخورده باشد. وقتی فویل آلومینیومی چروک می‌شود، عموماً در مایکروویو ناایمن است، زیرا دستکاری فویل باعث خمیدگی‌ها و شکاف‌های تیز می‌شود که باعث ایجاد جرقه می‌شود. USDA توصیه می‌کند که فویل آلومینیومی که به‌عنوان یک محافظ غذایی جزئی در پخت و پز در اجاق‌های مایکروویو استفاده می‌شود، بیش از یک چهارم یک شیء غذایی را پوشش ندهد و برای از بین بردن خطرات جرقه‌زدن به دقت صاف شود.[80]
خطر دیگر رزونانس خود لوله مگنترون است. اگر اجاق مایکروویو بدون جسمی برای جذب تابش کار کند، یک موج ایستاده تشکیل می شود. انرژی به عقب و جلو بین لوله و محفظه پخت منعکس می شود. این ممکن است باعث اضافه بار و سوختن لوله شود. توان بازتابی بالا همچنین ممکن است باعث ایجاد قوس مگنترون شود که احتمالاً منجر به شکست فیوز برق اولیه می شود، اگرچه چنین رابطه علّی به راحتی ایجاد نمی شود. بنابراین، غذای کم آب، یا غذای پیچیده شده در فلز که قوس ندارد، به دلایل اضافه بار مشکل ساز است، بدون اینکه لزوماً خطر آتش سوزی باشد.
غذاهای خاصی مانند انگور، اگر به درستی چیده شوند، می توانند قوس الکتریکی ایجاد کنند.[81] ایجاد قوس طولانی مدت از مواد غذایی خطراتی مشابه با ایجاد قوس از منابع دیگر دارد که در بالا ذکر شد.
برخی دیگر از اجسام که ممکن است جرقه را هدایت کنند عبارتند از فلاسک های قمقمه چاپی پلاستیکی/هولوگرافیک و سایر ظروف نگهدارنده حرارت (مانند فنجان های جدید Starbucks) یا فنجان هایی با روکش فلزی. اگر ذره ای از فلز در معرض دید قرار گیرد، تمام پوسته بیرونی می تواند از جسم جدا شود یا ذوب شود.[نیازمند منبع]
میدان های الکتریکی زیاد تولید شده در داخل یک اجاق مایکروویو اغلب با قرار دادن یک رادیومتر یا لامپ نور نئون در داخل محفظه پخت و پز، ایجاد پلاسمای درخشان در داخل لامپ کم فشار دستگاه قابل نشان دادن است.
قرار گرفتن در معرض مستقیم مایکروویو
اطلاعات بیشتر: سوختگی مایکروویو و مایکروویو § اثرات بر سلامتی
قرار گرفتن در معرض مستقیم مایکروویو به طور کلی امکان پذیر نیست، زیرا امواج مایکروویو ساطع شده از منبع در یک اجاق مایکروویو توسط موادی که فر از آن ساخته شده است در اجاق محصور می شوند. علاوه بر این، کوره‌ها مجهز به قفل‌های ایمنی اضافی هستند که در صورت باز شدن درب، برق را از مگنترون خارج می‌کنند. این مکانیسم ایمنی توسط مقررات فدرال ایالات متحده مورد نیاز است.[82] آزمایش‌ها نشان داده‌اند که محصور کردن مایکروویوها در اجاق‌های تجاری موجود تقریباً جهانی است که آزمایش‌های معمول را غیرضروری می‌کند.[83] با توجه به مرکز دستگاه ها و سلامت رادیولوژی سازمان غذا و داروی ایالات متحده، یک استاندارد فدرال ایالات متحده میزان مایکروویوهایی را که می تواند از اجاق در طول عمر خود نشت کند را به 5 میلی وات تشعشع مایکروویو در هر سانتی متر مربع در حدود 5 سانتی متر (2 اینچ) محدود می کند. ) از سطح تنور.[84] این میزان بسیار کمتر از سطحی است که در حال حاضر برای سلامت انسان مضر است.[85]
تشعشعات تولید شده توسط مایکروویو غیر یونیزه است. بنابراین خطرات سرطان مرتبط با پرتوهای یونیزان مانند اشعه ایکس و ذرات پرانرژی را ندارد. مطالعات طولانی‌مدت جوندگان برای ارزیابی خطر سرطان تاکنون نتوانسته‌اند سرطان‌زایی را از تشعشعات مایکروویو 2.45 گیگاهرتز شناسایی کنند، حتی با سطوح قرار گرفتن در معرض مزمن (یعنی بخش بزرگی از طول عمر) بسیار بزرگ‌تر از آنچه انسان‌ها در کوره‌های نشت‌کننده با آن مواجه می‌شوند.[86 ][87] با این حال، با باز بودن درب فر، تشعشع ممکن است با گرم کردن باعث آسیب شود. اجاق‌های مایکروویو با یک قفل محافظ فروخته می‌شوند تا وقتی در باز است یا به درستی بسته نمی‌شود، قابل اجرا نباشد.
مایکروویوهای تولید شده در اجاق های مایکروویو پس از قطع برق دیگر وجود ندارند. هنگامی که برق خاموش می شود، آنها در غذا باقی نمی مانند، بیشتر از نور یک لامپ الکتریکی در دیوارها و اثاثیه اتاق در هنگام خاموش شدن لامپ باقی می ماند. آنها غذا یا اجاق را رادیواکتیو نمی کنند. برخلاف پخت و پز معمولی، محتوای غذایی برخی از غذاها ممکن است به طور متفاوتی تغییر کند، اما به طور کلی با حفظ ریزمغذی‌های بیشتر به شیوه‌ای مثبت تغییر می‌کند. هیچ نشانه ای از مشکلات سلامتی مضر مرتبط با مواد غذایی در مایکروویو وجود ندارد.[88]
با این حال، موارد کمی وجود دارد که افراد در معرض تشعشعات مستقیم مایکروویو قرار گرفته‌اند، یا به دلیل نقص دستگاه یا اقدام عمدی.[89][90] این قرار گرفتن در معرض عموماً منجر به سوختگی فیزیکی بدن می‌شود، زیرا بافت انسان، به ویژه لایه‌های چربی و ماهیچه‌های بیرونی، دارای ترکیبی مشابه با برخی از غذاهایی است که معمولاً در اجاق‌های مایکروویو پخته می‌شوند و بنابراین هنگام قرار گرفتن در معرض تشعشعات الکترومغناطیسی مایکروویو، اثرات گرمایش دی‌الکتریک مشابهی را تجربه می‌کنند.
قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی
استفاده از پلاستیک‌های بدون علامت برای پخت و پز در مایکروویو، موضوع نفوذ نرم‌کننده‌ها به داخل غذا را مطرح می‌کند،[91] یا پلاستیک‌ها به طور شیمیایی به انرژی مایکروویو واکنش می‌دهند و محصولات جانبی به داخل غذا می‌روند، [92] که نشان می‌دهد حتی ظروف پلاستیکی با علامت «قابلیت مایکروویو» مشخص می‌شوند. “ممکن است هنوز هم محصولات جانبی پلاستیکی را در غذا بشویید.[نیازمند منبع]
نرم کننده هایی که بیشترین توجه را به خود جلب کردند بیسفنول A (BPA) و فتالات ها هستند، [91] [93] اگرچه مشخص نیست که آیا سایر اجزای پلاستیکی خطر سمیت دارند یا خیر. مسائل دیگر شامل ذوب و اشتعال پذیری است. موضوع ادعایی انتشار دیوکسین ها در غذا به عنوان یک حواس پرتی عمدی از مسائل ایمنی واقعی رد شده است[91].
برخی از ظروف پلاستیکی فعلی و بسته بندی مواد غذایی به طور خاص برای مقاومت در برابر تشعشعات امواج مایکروویو طراحی شده اند. محصولات ممکن است از عبارت “ایمن در مایکروویو” استفاده کنند، ممکن است دارای نماد مایکروویو (سه خط موج، یکی بالای دیگری) باشند یا به سادگی دستورالعمل‌هایی را برای استفاده صحیح از مایکروویو ارائه دهند. هر یک از اینها نشان می دهد که یک محصول برای مایکروویو مناسب است، زمانی که مطابق با دستورالعمل های ارائه شده استفاده شود.[94]
ظروف پلاستیکی وقتی در اجاق های مایکروویو گرم می شوند می توانند میکروپلاستیک ها را در مواد غذایی آزاد کنند.[95]
گرمایش ناهموار
اجاق‌های مایکروویو اغلب برای گرم کردن غذای باقی‌مانده استفاده می‌شوند و در صورت استفاده نادرست از اجاق مایکروویو، ممکن است آلودگی باکتریایی سرکوب نشود. اگر دمای مطمئن به دست نیاید، مانند سایر روش‌های گرم کردن مجدد، می‌تواند منجر به بیماری ناشی از غذا شود. در حالی که اجاق‌های مایکروویو می‌توانند مانند اجاق‌های معمولی باکتری‌ها را از بین ببرند، اما به سرعت پخته می‌شوند و ممکن است مانند سرخ کردن یا کباب کردن به طور یکنواخت پخته نشوند، که منجر به خطر عدم رسیدن برخی از مناطق غذا به دمای توصیه شده می‌شود. بنابراین، یک دوره ایستادن پس از پختن برای یکسان شدن دمای غذا و همچنین استفاده از دماسنج غذا برای بررسی دمای داخلی توصیه می‌شود.[96]
دخالت
اجاق‌های مایکروویو، اگرچه برای اهداف ایمنی محافظ هستند، اما هنوز سطوح کمی از تشعشعات مایکروویو را منتشر می‌کنند. این برای انسان مضر نیست، اما گاهی اوقات می تواند باعث ایجاد تداخل در Wi-Fi و بلوتوث و سایر دستگاه هایی شود که در باند موج 2.45 گیگاهرتز ارتباط برقرار می کنند. به ویژه در فاصله نزدیک.[97] کوره‌های ترانسفورماتور معمولی به‌طور مداوم در طول چرخه اصلی کار نمی‌کنند، اما می‌توانند باعث کندی قابل‌توجهی برای بسیاری از مترها در اطراف اجاق شوند، در حالی که کوره‌های مبتنی بر اینورتر می‌توانند شبکه‌های اطراف را به طور کامل در حین کار متوقف کنند.[98]
یادداشت
در اینجا «کارآمد» به این معنی است که انرژی بیشتری رسوب می‌کند و دما سریعتر افزایش می‌یابد، نه لزوماً افزایش دما به حداکثر بالاتر. حداکثر دما نیز تابعی از ظرفیت گرمایی ویژه مواد است که برای اکثر مواد کمتر از آب است. برای مثال عملی، شیر کمی سریعتر از آب در اجاق مایکروویو گرم می شود، اما فقط به این دلیل که مواد جامد شیر ظرفیت گرمایی کمتری نسبت به آبی دارند که جایگزین می شوند.[نیازمند منبع]