Cuptor cu microunde

Cuptor cu microunde , cuptor cu microunde - un aparat electric care vă permite să încălziți substanțe care conțin apă din cauza radiațiilor electromagnetice în intervalul decimetrului (de obicei cu o frecvență de 2450 MHz ) și este conceput pentru gătitul rapid , încălzirea sau dezghețarea alimentelor .

În industrie , aceste cuptoare sunt folosite pentru uscare, dezghețare, topire a materialelor plastice , încălzire adezivi, ardere ceramică, etc. În unele cuptoare industriale, frecvența radiațiilor se poate modifica (așa-numitul microunde cu frecvență variabilă engleză  , VFM ).

Spre deosebire de cuptoarele clasice (de exemplu, un cuptor sau un cuptor rusesc ), alimentele sunt încălzite într-un cuptor cu microunde nu numai de la suprafața corpului încălzit, ci și prin volumul său care conține molecule polare (de exemplu, apă ), deoarece undele radio. de o anumită frecvență pătrund și absorbit de produsele alimentare la aproximativ 1,5 - 2,5 cm adâncime de suprafață. Acest lucru reduce timpul de încălzire a alimentelor; viteza medie de încălzire în cuptoarele cu microunde este de 0,3–0,5 °C pe secundă.

Cum funcționează

În cuptor are loc încălzirea dielectrică a substanțelor care conțin molecule polare . Componenta electrică a undelor electromagnetice accelerează mișcarea moleculelor cu un moment dipol , iar interacțiunea intermoleculară duce la absorbția radiației electromagnetice și la creșterea temperaturii substanței.

Majoritatea cuptoarelor cu microunde de uz casnic funcționează la 2450 MHz, iar unele modele industriale din SUA funcționează la 915 MHz. Frecvența este aleasă din motive practice și de proiectare.

• Frecvența trebuie să se încadreze în spectrul de absorbție al apei (este largă și variază în funcție de temperatură; într-un interval care este interesant din punct de vedere practic, absorbția crește odată cu frecvența);
• Pe de altă parte, adâncimea de penetrare a undelor radio în obiectul încălzit ar trebui să se situeze în regiunea de câțiva centimetri (cu cât frecvența este mai mică, cu atât adâncimea de penetrare este mai mare [1] );
• Sursa de radiatii - magnetron  - cu o putere de 500 W sau mai mult trebuie sa aiba eficienta, cost, dimensiuni acceptabile;
• Frecvența trebuie să fie în banda de frecvență radio alocată permisă. În acest caz, gama ISMa fost izolat în 1947 [2] la scurt timp după inventarea cuptorului cu microunde.

Puterea cuptorului

Puterea cuptoarelor cu microunde de uz casnic variază de la 500 la 2500 W și mai mult. Aproape toate cuptoarele de uz casnic permit utilizatorului să regleze puterea utilizată pentru încălzire. Pentru a face acest lucru, în modelele ieftine de cuptoare, încălzitorul ( magnetron ), în funcție de valoarea setată a puterii, se aprinde și se oprește periodic, modificând cantitatea medie de energie furnizată (această metodă este, de asemenea, utilizată pe scară largă în multe alte dispozitive de încălzire, pentru de exemplu, fiare de călcat , încălzitoare ).

Dispozitiv

Principalele componente ale unui cuptor cu microunde magnetron:

• metal , cu ușă metalizată, o cameră (în care se concentrează radiația de înaltă frecvență, de exemplu, 2450 MHz), unde sunt plasate produsele încălzite;
• transformator  - alimentare de înaltă tensiune a magnetronului;
• circuite de comandă și comutare;
• emițător direct cu microunde - magnetron;
• un ghid de undă pentru transmiterea radiației de la magnetron către cameră;
• elemente auxiliare:
  • masă rotativă - necesară pentru încălzirea uniformă a produsului din toate părțile, sau o antenă rotativă în cuptoare cu masă fixă;
  • circuite și circuite care asigură controlul ( timer ) și siguranță (modurile de blocare) dispozitivului;
  • răcirea prin ventilator a magnetronului și ventilarea camerei.

Soiuri

După tipul de construcție, cuptoarele cu microunde sunt împărțite în:

• solo  - doar radiație la microunde, fără grătar și convecție;
• cu gratar  - contine gratar electric incorporat ;
• cu convecție  - un ventilator special sufla aer cald în cameră, asigurând astfel o coacere mai uniformă, similară unui cuptor.

Tip masa:

• cu platantă
• cu masa fixa.

După tipul de control, cuptoarele cu microunde sunt împărțite în:

• mecanice  - se folosesc regulatori mecanici de timp și putere,
• buton  - panoul de control este format dintr-un set de butoane,
• atingere  - sunt utilizate butoanele tactile.

Istorie

La 13 iunie 1941, în ziarul Trud a fost publicată o notă care descrie o instalație specială care folosea curenți de ultra-înaltă frecvență pentru prelucrarea produselor din carne, care a fost dezvoltată în laboratorul undelor magnetice al Institutului de Cercetare All-Union al industriei cărnii. [3] .

În 1945, inginerul american Percy Spencer a observat pentru prima dată capacitatea radiațiilor cu microunde de a încălzi alimentele și a brevetat un cuptor cu microunde. La momentul invenției, Spencer lucra pentru Raytheon , un producător de echipamente radar . Potrivit legendei, când a experimentat cu un alt magnetron, Spencer a observat că o bucată de ciocolată din buzunar s-a topit. Potrivit unei alte versiuni, el a observat că sandvișul , plasat pe magnetronul pornit, a fost încălzit.

O cerere de brevet pentru un cuptor cu microunde a fost depusă la 8 octombrie 1945 . [4] Primul cuptor cu microunde din lume „Radarange” a fost lansat în 1947 de către Raytheon și nu era destinat gătitului, ci decongelarii rapide a alimentelor și era folosit exclusiv de armată (în cantinele soldaților și în cantinele spitalelor militare). Înălțimea sa a fost aproximativ egală cu înălțimea omului, greutatea 340 kg, puterea - 3 kW, care este de aproximativ dublul puterii unui cuptor cu microunde de uz casnic modern. În 1949, a început producția lor în masă. Această sobă a costat aproximativ 3.000 de dolari .

Pe 25 octombrie 1955, compania americană Tappan a introdus primul cuptor cu microunde de uz casnic.

Primul cuptor cu microunde de uz casnic produs în masă a fost lansat de compania japoneză Sharp în 1962 . Inițial, cererea pentru un produs nou a fost scăzută.

În URSS, de la începutul anilor 80, cuptoarele cu microunde au fost produse în fabrici:

• ZIL (modelul ZIL) și Yuzhny Machine-Building Plant (modelul Mriya MV)
• Uzina Tambov „Elektropribor” (Model „Electronics”);
• Construcția de mașini Dneprovsky Plantează -le. Lenin (DMZ) a produs „Dnepryanka-1” (1990, 32 litri, magnetron M-105-1, consum de energie 1300 wați, puterea cuptorului cu microunde 600 wați, greutate 41 kg, preț 350 ruble) [5] și „Dnepryanka -2” [6] .

Predicția în science fiction

Gătitul prin încălzire cu microunde (submilimetru) radiația EM a fost descrisă în povestea științifico-fantastică „4-UKH-4” (retipărită ulterior sub titlul „Wonderful Generator”) de scriitorul sovietic Vladimir Vladko , publicată în jurnalul „Znannya” ( „Cunoașterea”) în 1934 (nr. 18-24) [7]

Probleme de securitate

Siguranța electromagnetică

Impactul microundelor asupra unei persoane se reduce la efecte termice (supraîncălzire locală), manifestate prin arsuri și cataractă . Oamenii de știință sovietici au remarcat și efecte psiho-neurologice (oboseală, cefalee) [8] , cauzele expunerii non-termice nu au fost studiate [9] .

O persoană poate simți radiația cu microunde (simțirea căldurii) la o densitate de putere de 20-50 mW/cm². Expunerea prelungită la niveluri de peste 100 mW/cm² poate duce la cataractă și infertilitate temporară . Standardul ANSI consideră sigur un nivel de 10 mW/cm², limita pentru cuptoarele cu microunde este stabilită la 1 mW/cm² la cinci centimetri de cuptor. Standardul european consideră un nivel sigur de 10 μW/cm² (0,01 mW/cm²) la o distanță de 50 cm de cuptor [10] . Normele rusești ( SanPiN 2.2.4./2.1.8.055-96) urmează standardul european [9] pentru populație; pentru personalul care deservește echipamentele cu microunde, standardele sunt mult mai ridicate.

Cuptoarele cu microunde îndeplinesc standarde stricte la momentul fabricării, atât pentru radiațiile din exteriorul cuptorului, cât și pentru interblocările care împiedică funcționarea cuptorului când ușa este deschisă [8] . Materialele ușilor se uzează odată cu utilizare, așa că există de obicei o limită de radiație mai mare pentru sobele mai vechi (5 mW/cm² în standardul ANSI). Studiile asupra sobelor operate în Statele Unite în 1970 au arătat că o proporție semnificativă (20-30%) dintre acestea radiau cu mult peste limită, iar rezultatele au fost foarte dependente de calitatea serviciului [11] .

Precauții de funcționare

Radiația cu microunde nu poate pătrunde în obiectele metalice, așa că nu este posibil să gătiți alimente în ustensile metalice.

Nu este de dorit să plasați vase cu acoperire metalică („bord auriu”) în cuptorul cu microunde - chiar și acest strat subțire de metal este puternic încălzit de curenții turbionari , care pot distruge vasele din zona acoperirii metalice.

Lichidele din recipiente închise ermetic și ouăle întregi de pasăre nu trebuie încălzite într-un cuptor cu microunde  - din cauza evaporării puternice a apei, în interior se creează presiune mare, astfel încât acestea pot exploda. Din aceleași motive, nu este de dorit să încălziți puternic produsele de cârnați acoperite cu folie de plastic (sau să străpungeți fiecare cârnați cu o furculiță înainte de încălzire).

Este interzisă pornirea unui cuptor cu microunde gol. Trebuie să puneți măcar un pahar cu apă în el [12] .

Atunci când încălziți apa în cuptorul cu microunde, trebuie să aveți grijă și - apa este capabilă să se supraîncălziți , adică să se încălzească peste punctul de fierbere . Un lichid supraîncălzit poate fierbe aproape instantaneu dintr-o mișcare neglijentă. Acest lucru se aplică nu numai apei distilate , ci și oricărei ape care conține puține solide în suspensie . Cu cât suprafața interioară a recipientului de apă este mai netedă și mai uniformă, cu atât riscul este mai mare. Dacă vasul are gâtul îngust, atunci există o probabilitate mare ca în momentul în care începe fierberea, apă supraîncălzită să se reverse și să vă ardă mâinile.

Mituri despre cuptoarele cu microunde

• Opinia larg răspândită că frecvența magnetronului cuptorului este aleasă corespunzătoare frecvenței de rezonanță a moleculei de apă nu este adevărată - aceasta din urmă se află în banda K (18-27 GHz) [13] , în timp ce majoritatea cuptoarelor cu microunde de uz casnic funcționează la o frecvență de 2, 45 GHz și unele modele industriale din SUA - și mai puțin, la o frecvență de 915 MHz.
• Expunerea la microunde se presupune că modifică structura apei și a alimentelor, transformând substanțele utile în substanțe cancerigene. De fapt, efectul radiației cu microunde într-un cuptor cu microunde nu este diferit de încălzirea convențională, iar energia pe care o transportă microundele nu este suficientă pentru a distruge direct legăturile chimice [8] . Deși chimiștii au studiat unele reacții (extrem de rare), al căror curs se presupune că a fost influențat de efectul non-termic al radiației cu microunde [14] , în urma unor experimente independente [15] , s-a constatat că „non- efectele termice au fost de fapt explicate prin neomogenitatea încălzirii, iar ipoteza prezenței efectelor netermice a microundelor nu a fost confirmată. În plus, apa (cu excepția celor înghețate), conform datelor științifice moderne, nu poate avea nicio structură permanentă (vezi articolul corespunzător ).
• Cuptoarele cu microunde cu ușa îndepărtată pot fi folosite în armată pentru o imitație ieftină a radarului (pentru a forța inamicul să cheltuiască muniție scumpă sau resursele de blocare a aeronavelor pentru a le suprima). De obicei publicațiile se referă la experiența armatei sârbe din Kosovo [16] .

Note

1. ↑ Technology Brief 3: Microwave Ovens Arhivat 14 februarie 2019 la Wayback Machine // Universitatea din Michigan 
2. ↑ Documente ale Conferinței Internaționale Radio (Atlantic City, 1947) - Doc. Nu. 1-100 (link inaccesibil) 464. Preluat la 17 decembrie 2018. Arhivat din original la 4 martie 2016.  (nedefinit)   (Engleză)
3. ↑ Anastasia Voskresenskaya. 13 iunie 1941: Cine a inventat cu adevărat cuptorul cu microunde Arhivat 25 decembrie 2014 la Wayback Machine
4. ↑ Brevetul SUA 2495429, Spencer, Percy L. Arhivat la 19 martie 2022 la Wayback Machine , „Metode de tratare a produselor alimentare”, emis în 1945-10-08
5. ↑ Manual de utilizare „Dnepryanka-1” . Consultat la 13 ianuarie 2012. Arhivat din original pe 10 ianuarie 2012. (nedefinit)
6. ↑ 6 mituri și 4 fapte despre cuptorul cu microunde . Consultat la 23 noiembrie 2014. Arhivat din original la 24 septembrie 2015. (nedefinit)
7. ↑ CUNOAȘTE - NF: picturi-ora - Bibliotecă - Argonaut Vsesvitu . Preluat la 31 octombrie 2020. Arhivat din original la 3 noiembrie 2020. (nedefinit)
8. ↑ 1 2 3 Bătrân, 1971 , p. 444.
9. ↑ 1 2 Ivanenko, 2007 .
10. ↑ Deoarece radiația de la o sursă punctuală se atenuează cu pătratul distanței, cerințele standardelor americane și europene sunt similare.
11. ↑ Elder, 1971 , p. 445.
12. ↑ Kolyada V. Invizibili îmblânziți. Totul despre cuptoarele cu microunde  // Știință și viață . - 2004. Arhivat la 3 iulie 2017. (Rusă)
13. ↑ Enciclopedia McGraw-Hill de știință și tehnologie. McGraw-Hill, 1992.  (Eng.) p. 328.
14. ↑ Antonio de la Hoz, Angel Diaz-Ortiz, Andres Moreno. Microunde în sinteză organică. Efecte termice și non-termice ale microundelor. // Chim. soc. Rev., 2005, 164-178.
15. ↑ M. Antonia Herrero, Jennifer M. Kremsner, C. Oliver Kappe. Efectele netermale ale microundelor revizuite: despre importanța monitorizării temperaturii interne și a agitației în chimia microundelor  (link indisponibil) .. // J. Org. Chim. 2008, 73, 36-47.
16. ↑ Donald E. Vandergriff. Calea spre victorie: Armata Americii și revoluția în afacerile umane Arhivat 20 ianuarie 2020 la Wayback Machine . Presidio Press, 2002, p. 171.

Literatură

• Pokhlebkin V.V. Cuptor cu microunde // Bucătăria secolului. - M . : Polifact, 2000. - 616 p.
• Ivanenko V. P., Musaev A. F., Kuzmin V. V., Dobryakov A. B., Azaev R. A., Zuev N. A. Cuptoare cu microunde și siguranța funcționării lor  . Revista științifică NRU ITMO. Seria „Procese și aparate de producție alimentară”. - 2007. - Nr. 1 . - S. 444-446 .
• Stuart O. Nelson, Ashim K. Datta. Proprietățile dielectrice ale materialelor alimentare și interacțiunile câmpului electric // Manual de tehnologie cu microunde pentru aplicarea alimentelor / Ashim K. Datta. - Marcel Dekker, Inc., 2001. - P.  69-114 . — 536 p. — ISBN 0-8247-0490-8 .  (Engleză)
• Ashim K. Datta. Fundamentals of Heat and Moisture Transport for Microwaveable Food Product and Process Development // Handbook of Microwave Technology for Food Application / Ashim K. Datta. - Marcel Dekker, Inc., 2001. - P.  115-172 . — 536 p. — ISBN 0-8247-0490-8 .  (Engleză)
• Elder, RL Gundaker, WE Cuptoarele cu microunde și semnificația lor pentru sănătatea publică  //  Journal of Milk and Food Technology. - 1971. - Vol. 34 , nr. 9 . - P. 444-446 .

Link -uri

• Dispozitivul și designul cuptorului cu microunde
• Cuptorul cu microunde în Enciclopedia Bunurilor și Calității Produselor
• Macro-prostii ale cuptorului cu microunde: mituri ale cuptorului cu microunde
• Fizician - despre pericolele cuptoarelor cu microunde

Dicționare și enciclopedii	mare danez Mare catalană Mare norvegian Britannica (online) Universalis Universalis
În cataloagele bibliografice	BNF : 11969492v J9U : 987007533697205171 LCCN : sh85084969 NDL : 01181197 NKC : ph115315