Mikrovågsugn

Mikrovågsugn , mikrovågsugn - en elektrisk apparat som låter dig värma vattenhaltiga ämnen på grund av elektromagnetisk strålning i decimeterområdet (vanligtvis med en frekvens på 2450 MHz ) och är designad för snabb tillagning , uppvärmning eller upptining av mat .

Inom industrin används dessa ugnar för torkning, avfrostning, smältning av plast , uppvärmning av lim, bränning av keramik etc. I vissa industriugnar kan strålningsfrekvensen ändras (den så kallade engelska  variabeln frekvensmikrovåg, VFM ).

Till skillnad från klassiska ugnar (till exempel en ugn eller en rysk ugn ), värms mat i en mikrovågsugn inte bara från ytan av den uppvärmda kroppen, utan också genom dess volym som innehåller polära molekyler (till exempel vatten ), eftersom radiovågor av en given frekvens penetrera och absorberas av livsmedel cirka 1,5 - 2,5 cm djup från ytan. Detta minskar uppvärmningstiden för maten; den genomsnittliga uppvärmningshastigheten i mikrovågsugnar är 0,3–0,5 °C per sekund.

Hur det fungerar

I ugnen sker dielektrisk uppvärmning av ämnen som innehåller polära molekyler . Den elektriska komponenten i elektromagnetiska vågor accelererar molekylernas rörelse med ett dipolmoment , och intermolekylär interaktion leder till absorption av elektromagnetisk strålning och en ökning av ämnets temperatur.

De flesta hushållsmikrovågsugnar fungerar på 2450 MHz, och vissa industrimodeller i USA arbetar på 915 MHz. Frekvensen är vald av praktiska och designmässiga skäl.

• Frekvensen måste ligga inom vattnets absorptionsspektrum (den är bred och varierar med temperaturen; i ett intervall som är intressant ur praktisk synvinkel ökar absorptionen med frekvensen);
• Å andra sidan bör penetrationsdjupet av radiovågor in i det uppvärmda föremålet ligga i området av flera centimeter (ju lägre frekvens, desto större penetrationsdjup [1] );
• Strålningskällan - magnetron  - med en effekt på 500 W eller mer måste ha acceptabel effektivitet, kostnad, dimensioner;
• Frekvensen måste ligga inom det tillåtna tilldelade radiofrekvensbandet. I det här fallet, ISM-intervalletisolerades 1947 [2] strax efter uppfinningen av mikrovågsugnen.

Ugnskraft

Effekten hos hushållsmikrovågsugnar varierar från 500 till 2500 W och över. Nästan alla hushållsugnar tillåter användaren att justera effekten som används för uppvärmning. För att göra detta, i billiga modeller av ugnar, slås värmaren ( magnetron ), enligt det inställda effektvärdet, periodiskt på och av, vilket ändrar den genomsnittliga mängden energi som tillförs (denna metod används också ofta i många andra uppvärmningsanordningar, för till exempel strykjärn , värmare ).

Enhet

Huvudkomponenterna i en magnetronmikrovågsugn:

• metall , med en metalliserad dörr, en kammare (i vilken högfrekvent strålning är koncentrerad, till exempel 2450 MHz), där de uppvärmda produkterna placeras;
• transformator  - högspänningsströmförsörjning av magnetronen;
• kontroll- och omkopplingskretsar;
• direkt mikrovågssändare - magnetron;
• en vågledare för att överföra strålning från magnetronen till kammaren;
• hjälpelement:
  • roterande bord - nödvändigt för enhetlig uppvärmning av produkten från alla sidor, eller en roterande antenn i ugnar med ett fast bord;
  • kretsar och kretsar som ger kontroll ( timer ) och säkerhet (blockeringslägen) för enheten;
  • fläktkylning av magnetronen och ventilering av kammaren.

Sorter

Efter typ av konstruktion är mikrovågsugnar indelade i:

• solo  - endast mikrovågsstrålning, utan grill och konvektion;
• med grill  - innehåller en inbyggd elektrisk grill ;
• med konvektion  - en speciell fläkt blåser in varmluft i kammaren och säkerställer därmed mer enhetlig bakning, liknande en ugn.

Tabelltyp:

• med skivspelare
• med fast bord.

Efter typ av kontroll är mikrovågsugnar indelade i:

• mekanisk  - mekaniska regulatorer av tid och kraft används,
• tryckknapp  - kontrollpanelen består av en uppsättning knappar,
• touch  - pekknappar används.

Historik

Den 13 juni 1941 publicerades en anteckning i tidningen Trud som beskrev en speciell installation som använde ultrahögfrekventa strömmar för bearbetning av köttprodukter, som utvecklades i laboratoriet för magnetiska vågor vid All-Union Research Institute of the Meat Industry [3] .

1945 lade den amerikanske ingenjören Percy Spencer först märke till mikrovågsstrålningens förmåga att värma mat och patenterade en mikrovågsugn. Vid tiden för uppfinningen arbetade Spencer för Raytheon , en tillverkare av radarutrustning . Enligt legenden, när han experimenterade med en annan magnetron, märkte Spencer att en bit choklad i fickan hade smält. Enligt en annan version märkte han att smörgåsen , placerad på den påslagna magnetronen, värmdes upp.

En patentansökan för en mikrovågsugn lämnades in den 8 oktober 1945 . [4] Världens första mikrovågsugn "Radarange" släpptes 1947 av Raytheon och var inte avsedd för matlagning, utan för snabb upptining av mat och användes uteslutande av militären (i soldatmatsalar och matsalar på militärsjukhus). Dess höjd var ungefär lika med mänsklig längd, vikt 340 kg, effekt - 3 kW, vilket är ungefär dubbelt så kraft som en modern hushållsmikrovågsugn. 1949 började deras serieproduktion. Denna kamin kostade cirka 3 000 dollar .

Den 25 oktober 1955 introducerade American Tappan Company den första hushållsmikrovågsugnen.

Den första massproducerade hushållsmikrovågsugnen släpptes av det japanska företaget Sharp 1962 . Inledningsvis var efterfrågan på en ny produkt låg.

I Sovjetunionen, sedan början av 80-talet, har mikrovågsugnar tillverkats på fabriker:

• ZIL (ZIL-modell) och Yuzhny Machine-Building Plant (Mriya MV-modell)
• Tambov-anläggningen "Elektropribor" (Modell "Elektronik");
• Dneprovsky Machine-Building Plant dem. Lenin (DMZ) producerade "Dnepryanka-1" (1990, 32 liter, magnetron M-105-1, strömförbrukning 1300 watt, mikrovågseffekt 600 watt, vikt 41 kg, pris 350 rubel) [5] och "Dnepryanka -2" [6] .

Förutsägelse i science fiction

Matlagning genom uppvärmning med mikrovågs (submillimeter) EM-strålning beskrevs i science fiction-berättelsen "4-UKH-4" (senare omtryckt under titeln "Wonderful Generator") av den sovjetiske författaren Vladimir Vladko , publicerad i tidskriften "Znannya" ( "Kunskap") 1934 (nr 18-24) [7]

Säkerhetsproblem

Elektromagnetisk säkerhet

Effekten av mikrovågor på en person reduceras till termiska effekter (lokal överhettning), manifesterad i brännskador och grå starr . Sovjetiska forskare noterade också psyko-neurologiska effekter (trötthet, huvudvärk) [8] , orsakerna till icke-termisk exponering har inte studerats [9] .

En person kan känna mikrovågsstrålning (känsla av värme) vid en effekttäthet på 20-50 mW / cm². Långvarig exponering för nivåer över 100 mW/cm² kan leda till grå starr och tillfällig infertilitet . ANSI-standarden anser att en nivå på 10 mW/cm² är säker, gränsen för mikrovågsugnar är satt till 1 mW/cm² fem centimeter från ugnen. Den europeiska standarden överväger en säker nivå på 10 μW/cm² (0,01 mW/cm²) på ett avstånd av 50 cm från ugnen [10] . Ryska normer ( SanPiN 2.2.4./2.1.8.055-96) följer den europeiska standarden [9] för befolkningen; för personal som servar mikrovågsutrustning är standarderna mycket högre.

Mikrovågsugnar uppfyller stränga standarder vid tillverkningstillfället, både för strålning utanför ugnen och för förreglingar som hindrar ugnen från att fungera när luckan är öppen [8] . Dörrmaterial slits ut vid användning, så det finns vanligtvis en högre strålningsgräns för äldre kaminer (5 mW/cm² i ANSI-standarden). Studier av kaminer som drevs i USA 1970 visade att en betydande andel (20-30 %) av dem strålade långt över gränsen, och resultaten var starkt beroende av tjänstens kvalitet [11] .

Driftsföreskrifter

Mikrovågsstrålning kan inte tränga igenom metallföremål, så det går inte att laga mat i metallredskap.

Det är inte önskvärt att placera tallrikar med metallbeläggning ("golden border") i mikrovågsugnen - även detta tunna lager av metall värms upp kraftigt av virvelströmmar , vilket kan förstöra disken i området för metallbeläggning.

Vätskor i hermetiskt tillslutna behållare och hela fågelägg bör inte värmas i mikrovågsugn  - på grund av den kraftiga avdunstning av vatten skapas högt tryck inuti, så att de kan explodera. Av samma skäl är det inte önskvärt att kraftigt värma korvprodukter täckta med plastfolie (eller genomborra varje korv med en gaffel före uppvärmning).

Det är förbjudet att sätta på en tom mikrovågsugn. Du måste åtminstone lägga ett glas vatten i den [12] .

Vid uppvärmning av vatten i mikrovågsugnen bör man också vara försiktig - vatten kan överhettas , det vill säga värma över kokpunkten . En överhettad vätska kan koka nästan omedelbart från slarvig rörelse. Detta gäller inte bara för destillerat vatten , utan även för allt vatten som innehåller lite suspenderade ämnen . Ju jämnare och jämnare vattenbehållarens insida är, desto högre är risken. Om kärlet har en smal hals, är det stor sannolikhet att i det ögonblick som kokningen börjar kommer överhettat vatten att rinna ut och bränna dina händer.

Myter om mikrovågsugnar

• Den utbredda uppfattningen att ugnsmagnetronens frekvens väljs motsvarande vattenmolekylens resonansfrekvens stämmer inte - den senare ligger i K-bandet (18-27 GHz) [13] , medan de flesta hushållsmikrovågsugnar arbetar kl. en frekvens på 2, 45 GHz, och vissa industrimodeller i USA - ännu mindre, med en frekvens på 915 MHz.
• Mikrovågsexponering ändrar påstås strukturen hos vatten och mat, vilket gör användbara ämnen till cancerframkallande ämnen. Faktum är att effekten av mikrovågsstrålning i en mikrovågsugn inte skiljer sig från konventionell uppvärmning, och energin som mikrovågor bär räcker inte för att direkt förstöra kemiska bindningar [8] . Även om kemister har studerat några reaktioner (extremt sällsynta), vars förlopp förmodligen påverkades av den icke-termiska effekten av mikrovågsstrålning [14] , som ett resultat av oberoende experiment [15] fann man att den observerade "icke- termiska" effekter förklarades faktiskt av uppvärmningsinhomogenitet, och hypotesen om förekomsten av icke-termiska mikrovågseffekter bekräftades inte. Dessutom kan vatten (förutom fruset), enligt moderna vetenskapliga data, inte ha någon permanent struktur (se motsvarande artikel ).
• Mikrovågsugnar med dörren borttagen kan förmodligen användas i militären för en billig imitation av radar (för att tvinga fienden att spendera dyr ammunition eller resurserna för att blockera flygplan för att undertrycka dem). Vanligtvis hänvisar publikationer till den serbiska arméns erfarenheter i Kosovo [16] .

Anteckningar

1. ↑ Teknikkort 3: Mikrovågsugnar arkiverade 14 februari 2019 på Wayback Machine // University of Michigan 
2. ↑ Dokument från den internationella radiokonferensen (Atlantic City, 1947) - Dok. Nej. 1-100 (otillgänglig länk) 464. Hämtad 17 december 2018. Arkiverad från originalet 4 mars 2016.  (obestämd)   (Engelsk)
3. ↑ Anastasia Voskresenskaya. 13 juni 1941: Vem uppfann verkligen mikrovågsugnen Arkiverad 25 december 2014 på Wayback Machine
4. ↑ US patent 2495429, Spencer, Percy L. Arkiverad 19 mars 2022 på Wayback Machine , "Method of treating foodstuffs", utfärdat 1945-10-08
5. ↑ Bruksanvisning "Dnepryanka-1" . Hämtad 13 januari 2012. Arkiverad från originalet 10 januari 2012. (obestämd)
6. ↑ 6 myter och 4 fakta om mikrovågsugnen . Hämtad 23 november 2014. Arkiverad från originalet 24 september 2015. (obestämd)
7. ↑ KUNSKAP - NF: timmålningar - Bibliotek - Argonaut Vsesvitu . Hämtad 31 oktober 2020. Arkiverad från originalet 3 november 2020. (obestämd)
8. ↑ 1 2 3 Elder, 1971 , sid. 444.
9. ↑ 1 2 Ivanenko, 2007 .
10. ↑ Eftersom strålning från en punktkälla dämpas med kvadraten på avståndet är kraven i de amerikanska och europeiska standarderna likartade.
11. ↑ Elder, 1971 , sid. 445.
12. ↑ Kolyada V. Tämda osynliga. Allt om mikrovågsugnar  // Vetenskap och liv . - 2004. Arkiverad 3 juli 2017. (ryska)
13. ↑ McGraw-Hill encyclopedia of science & technology. McGraw-Hill, 1992.  (Eng.) s. 328.
14. ↑ Antonio de la Hoz, Angel Diaz-Ortiz, Andres Moreno. Mikrovågor i organisk syntes. Termiska och icke-termiska mikrovågseffekter. // Chem. soc. Rev., 2005, 164-178.
15. ↑ M. Antonia Herrero, Jennifer M. Kremsner, C. Oliver Kappe. Nontermal Microwave Effects Revisited: On the Importance of Internal Temperature Monitoring and Agitation in Microwave Chemistry  (ej tillgänglig länk) .. // J. Org. Chem. 2008, 73, 36-47.
16. ↑ Donald E. Vandergriff. Vägen till seger: Amerikas armé och revolutionen i mänskliga angelägenheter Arkiverad 20 januari 2020 på Wayback Machine . Presidio Press, 2002, s. 171.

Litteratur

• Pokhlebkin V.V. Mikrovågsugn // Århundradets kök. - M . : Polifact, 2000. - 616 sid.
• Ivanenko V. P., Musaev A. F., Kuzmin V. V., Dobryakov A. B., Azaev R. A., Zuev N. A. Mikrovågsugnar och säkerheten för deras drift  . Vetenskaplig tidskrift NRU ITMO. Serien "Processer och apparater för livsmedelsproduktion". - 2007. - Nr 1 . - S. 444-446 .
• Stuart O. Nelson, Ashim K. Datta. Dielektriska egenskaper hos livsmedelsmaterial och elektriska fältinteraktioner // Handbook of Microwave Technology for Food Application / Ashim K. Datta. - Marcel Dekker, Inc., 2001. - P.  69-114 . — 536 sid. — ISBN 0-8247-0490-8 .  (Engelsk)
• 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 sid. — ISBN 0-8247-0490-8 .  (Engelsk)
• Elder, RL Gundaker, WE Mikrovågsugnar och deras betydelse för folkhälsan  //  Journal of Milk and Food Technology. - 1971. - Vol. 34 , nr. 9 . - S. 444-446 .

Länkar

• Enheten och designen av mikrovågsugnen
• Mikrovågsugn i Encyclopedia of Goods and Products Quality
• Mikrovågsmakro-nonsens: Mikrovågsugnsmyter
• Fysiker - om farorna med mikrovågsugnar

Ordböcker och uppslagsverk	Stor dansk Stor katalanska Stor norsk Britannica (online) Universalis Universalis
I bibliografiska kataloger	BNF : 11969492v J9U : 987007533697205171 LCCN : sh85084969 NDL : 01181197 NKC : ph115315