Kuchenka mikrofalowa: historia, urządzenie i zasada działania, regulacja wydajności, aspekty bezpiecznego użytkowania

Historia kuchenki mikrofalowej

Percy Spencer miał 50 lat, kiedy pracował jako inżynier w amerykańskiej firmie wojskowo-przemysłowej Raytheon, która zajmowała się produkcją sprzętu radarowego.

Był rok 1945, wtedy Percy przypadkowo odkrył zjawisko, które dwa lata później stało się podstawą pierwszej kuchenki mikrofalowej: podczas kolejnego eksperymentu z magnetronem kawałek czekolady w kieszeni Spencera nagle zaczął się topić bez wyraźnego powodu.

Magnetostrykcja to urządzenie emitujące energię elektromagnetyczną w postaci mikrofal. Pierwotnie używany w technologii radarowej.

Okazało się, że promieniowanie ultrawysokiej częstotliwości (mikrofale) może skutecznie podgrzewać żywność... Już 8 października 1945 roku Percy Spencer otrzymał patent na pierwszą na świecie kuchenkę mikrofalową przeznaczoną do szybkiego rozmrażania żywności.

w 1947 rpowstał pierwszy odmrażacz mikrofalowy pod marką Radarange (obecnie można powiedzieć, że zjechał z linii montażowej). Było to urządzenie wielkości dużej nowoczesnej lodówki, które ważyło 340 kg i miało moc 3 kW.

Pierwsze masowe dostawy kuchenek mikrofalowych Radarange do rozmrażania żywności trafiły na krzesła szpitali wojskowych i krzesła żołnierzy amerykańskich. Od 1949 roku rozpoczęła się masowa produkcja tych piekarników, więc każdy, kto mógł sobie pozwolić na taki zakup, miał możliwość zakupu kuchenki mikrofalowej do rozmrażania za jedyne 3000 USD.

Geneza pomysłu produkcji domowych kuchenek mikrofalowych do podgrzewania żywności sięga 25 października 1955 roku, kiedy to amerykańska firma «Tappan Company» zaprezentowała pierwszą kuchenkę mikrofalową do użytku domowego. Produkcja seryjna domowych kuchenek mikrofalowych rozpoczęła się w 1962 roku przez japońską firmę Sharp, ale popyt na tak egzotyczny produkt gospodarstwa domowego nie był duży.

W ZSRR w latach 80. zaczęto produkować kuchenki mikrofalowe „ZIL”, „Elektronika” i „Maria MV”. W 1990 roku na magnetronie M-105-1 wyprodukowano kuchenkę mikrofalową „Dneprianka-1” o pojemności 32 litrów, mocy 1,3 kW przy mocy mikrofal 600 W.

Tak rozpoczęła się masowa produkcja domowych kuchenek mikrofalowych, które pozwalają szybko rozmrażać żywność, podgrzewać ją, a nawet gotować. Głównym warunkiem jest to, aby produkt umieszczony w kuchence mikrofalowej zawierał wodę.

Zasada działania i urządzenie kuchenki mikrofalowej

Wniosek jest taki, że promieniowanie elektromagnetyczne w zakresie decymetrów prowadzi do przyspieszenia ruchu cząsteczek polarnego dielektryka (wody), które mają określony moment dipolowy.

Ponieważ cząsteczki są przyspieszane, ich oddziaływanie zachodzi pod wpływem promieniowania mikrofalowego, to znaczy substancja pochłania promieniowanie elektromagnetyczne, podczas gdy temperatura tej substancji wzrasta.

Optymalna dielektryczna absorpcja promieniowania elektromagnetycznego przez wodę występuje przy częstotliwości 2,45 GHz, czyli dokładnie takiej częstotliwości, z jaką działają magnetrony nowoczesnych kuchenek mikrofalowych.

W porównaniu do konwencjonalnych piekarników, w kuchence mikrofalowej żywność podgrzewana jest nie tylko na powierzchni, ale również w objętości produktu, ponieważ fala elektromagnetyczna wnika w rozgrzane ciało na głębokość od 1,5 do 2,5 cm, co przyspiesza ogrzewanie, daje średni wzrost temperatury potrawy równy 0,4°C na sekundę.

Aby uzyskać promieniowanie mikrofalowe o określonej długości fali, w kuchence mikrofalowej stosuje się magnetron o specjalnie obliczonych parametrach konstrukcyjnych.Promieniowanie generowane przez magnetron jest przepuszczane przez falowód i koncentrowane w komorze, w której umieszczona jest podgrzewana płyta.

Komora zamykana jest metalowymi drzwiami, które zapobiegają rozprzestrzenianiu się fal mikrofalowych poza jej granice. Magnetron zasilany jest tradycyjnie z uzwojenia wtórnego transformatora wysokiego napięcia (MOT) o napięciu wyjściowym 2000 woltów, które jest zwiększane przez podwajający obwód (składający się z kondensatora i diody). Ogrzewanie katody magnetronu zapewnia specjalne uzwojenie wtórne o napięciu 4 woltów z tego samego transformatora.

Klasyczny sposób automatycznej regulacji charakterystyki cieplnej kuchenki mikrofalowej jest taki sam, jak w żelazkach i grzejnikach domowych: magnetron jest okresowo włączany i wyłączany, dzięki czemu średnia moc cieplna dostarczana do komory w postaci fal elektromagnetycznych wynosi równa wartości ustawionej przez użytkownika.

Aspekty bezpieczeństwa kuchenek mikrofalowych

Według danych naukowych bezpośrednie oddziaływanie fal mikrofalowych na organizm ludzki generuje zauważalny efekt cieplny, a w przypadku długotrwałej (lub silnej) ekspozycji może doprowadzić do miejscowego przegrzania i spowodować poważne oparzenia.

Tak więc przy gęstości mocy mikrofal wynoszącej około 35 mW / cm 2 odczuwa się ciepło. Długotrwałe narażenie na gęstość mocy powyżej 100 mW/cm2 powoduje zaćmę i może prowadzić do przejściowej bezpłodności.

Poziom gęstości mikrofalowej 10 mW/cm2 jest uważany za bezpieczny. Stosowany bezpośrednio do kuchenek mikrofalowych, zgodnie z normą europejską, w odległości 5 cm od kuchenki mikrofalowej, maksymalny poziom gęstości mocy nie powinien przekraczać 1 mW/cm kwadratowy, a w odległości 50 cm od kuchenki powinien nie więcej niż 0,01 mW/cm2. cm Właśnie te standardy spełniają nowoczesne kuchenki mikrofalowe podczas ich produkcji.

Nawiasem mówiąc, otwarte drzwi piekarnika zawsze blokują jego aktywację, to znaczy kuchenka mikrofalowa nigdy nie powinna działać z otwartymi drzwiami.

Przejdźmy teraz do wpływu fal mikrofalowych na substancje przewodzące prąd elektryczny (zwłaszcza metale). Fala oczywiście nie przenika metalowych przedmiotów, ale jest w stanie zaindukować w metalu prądy indukowane m.in. prądy wirowe, które z kolei silnie podgrzewają metal.

Z tego powodu nie będziesz w stanie skutecznie podgrzać jedzenia w metalowym pojemniku za pomocą kuchenki mikrofalowej. Co możemy powiedzieć o naczyniach z metalowymi wzorami i krawędziami, które łatwo niszczą fale mikrofalowe (z indukowanych prądów wirowych), które po prostu psują naczynia.