Korzystając z naszej strony wyrażasz zgodę na wykorzystywanie przez nas plików cookies, w celu dostosowania się do Twoich preferencji oraz w celu zapewnienia Ci wygody podczas przeglądania strony. Więcej na temat polityki prywatności oraz cookies znajdziesz >> Tutaj

×
  • Płać prosto i bezpiecznie
  • Bezpieczne i sprawdzone zakupy
  • Zadzwoń i zamów: 799 366 936

Fizyka w kuchni, czyli kuchenki mikrofalowe. Część 1


Kuchenki mikrofalowe. Ratują nas, gdy trzeba szybko coś zjeść przed wyjściem z domu, zwalniają nas z konieczności pilnowania podgrzewanych gołąbków, żeby się nie przypaliły, pozwalają szybko odświeżyć poranną bułeczkę do śniadania, albo błyskawicznie zagotować wodę na herbatę. Są cudem świata dla osób, które nie mają ochoty gotować i kupują gotowe dania, ale jednocześnie potrafią być celem rozmaitych, niekoniecznie prawdziwych, zarzutów. W tym artykule spróbujemy zmierzyć się z prawdami i mitami, które wokół nich narosły.



Skąd w ogóle ten pomysł?

Kuchenki mikrofalowe są, z punktu widzenia ich historii, relatywnie bardzo młodymi urządzeniami, które pojawiły się w naszych kuchniach. Początek ich historii sięga czasów końca II Wojny Światowej i okresu wzmożonych prac nad udoskonalaniem technologii radarowych. Tak, kuchenki mikrofalowe mają swój rodowód w technologiach wojskowych. Według anegdotycznych przekazów jeden z naukowców badających skuteczność różnych długości fal elektromagnetycznych, używanych w systemach radarowych, odkrył, że batonik czekoladowy, który nosił w kieszeni, uległ stopieniu na skutek działania owych fal. Jak bardzo to jest anegdotyczne, a na ile prawdziwe trudno powiedzieć, niemniej właśnie to spostrzeżenie zwróciło uwagę naukowców i spowodowało, że zjawisko początkowo traktowane jako ciekawostka, nabrało znaczenia praktycznego. Początkowo testowano wpływ mikrofal na różne produkty, w tym ziarna kukurydzy (które jak można przypuszczać, pękały tworząc popcorn) oraz na jajkach (które zgodnie z militarną tradycją, eksplodowały).


Pierwsze kuchenki, a w zasadzie kuchnie mikrofalowe charakteryzowały się sporymi rozmiarami, i były przeznaczone do użycia w dużych kuchniach w hotelach czy restauracjach. Były też bardzo drogie. Z czasem zaczęły przenikać do gospodarstw domowych i od lat siedemdziesiątych ubiegłego wieku stawały się coraz bardziej powszechne — głównie zawdzięczamy to zmniejszaniu rozmiarów elementu roboczego, jak i samej kuchenki, ale również dzięki coraz niższym kosztom ich nabycia.



Wokół kuchenek mikrofalowych narosło mnóstwo mitów. Począwszy od tego, że jedzenie podgrzewane za ich pomocą traci wartości odżywcze, a kończąc na mitach dotyczących generowanego przez nie promieniowania. Spróbujmy zatem dojść z tym do ładu, ale na początku musimy wyjaśnić, jak działa kuchenka mikrofalowa.


Gotowanie dla fizyków albo fizycy w kuchni

Większości z nas podgrzewanie potraw kojarzy się z dostarczaniem ciepła, jest źródło ciepła (promiennik, element grzejny, ogień) oraz potrawa, którą wystawiamy na działanie tego ciepła i która sama staje się gorąca. Ten schemat działa od czasów pieczenia nad ogniskiem upolowanej zwierzyny i jest dla nas czymś oczywistym. Ale kuchenka mikrofalowa jest pod tym względem wręcz magiczna: pozornie nie ma w niej źródła ciepła, spodek, na którym podgrzewaliśmy potrawę pozostaje zimny, podczas gdy sama potrawa jest gorąca. Skąd to ciepło?



Źródłem energii w kuchence jest specjalny generator, nazywany magnetronem. Jego zadaniem jest generowanie fal elektromagnetycznych o określonej częstotliwości (falami elektromagnetycznymi są również fale radiowe, czy światło). Częstotliwość wytwarzanych fal to około 2,5 GHz — dla ilustracji, częstotliwość mikrofal (bo tak określamy fale, których częstotliwość zawiera się w tym paśmie) jest wyższa niż fal radiowych, ale niższa niż fal podczerwonych i światła. Mikrofale wnikają do środka potrawy i pobudzają cząsteczki wody w nich zawarte, do drgań. Dlaczego tak się dzieje? Cząsteczka wody jest tzw. dipolem i w zmiennym polu elektromagnetycznym zachowuje się jak magnes, to znaczy, zaczyna reagować na zmiany siły i kierunku fal. Częstotliwość mikrofal emitowanych do wnętrza kuchenki mikrofalowej jest tak dobrana, aby była „zgodna” z reakcją cząsteczek wody, wszechobecnej w naszym pożywieniu.


Krótko mówiąc, mikrofale ładują cząsteczki wody energią, w ten sposób podnosząc ich temperaturę. Aby zapobiec podgrzewaniu przez pracujący magnetron wszystkiego dookoła, wyemitowane przez niego fale są „zamykane” razem z podgrzewaną potrawą wewnątrz specjalnego pojemnika, zapobiegającego uciekaniu ich na zewnątrz (w fizyce taki izolujący pojemnik nazywany jest klatką Faradaya). Tak w dużym uproszeniu przedstawia się zasada działania kuchenki mikrofalowej.



Ale co z tego wszystkiego wynika?

Z poprzedniego akapitu wynikają również pewne konsekwencje. Pierwsza z nich to taka, że skoro częstotliwość fal jest tak dobrana, aby wprawiać w wibracje cząsteczki wody, podgrzać w kuchence możemy tylko potrawy ją zawierające. Więc o ile bez problemu odgrzejemy purée, o tyle trudniej będzie podgrzać wysuszonego na wiór sucharka. Inną konsekwencją jest to, że fale nie rozkładają się równomiernie w całym wnętrzu kuchenki, tylko w wyniku odbić od ścianek i długości używanej fali, powstają wewnątrz obudowy miejsca, w których fale skupiają się bardziej i miejsca, w których skupiają się w mniejszym stopniu. To może prowadzić do nieco zabawnych efektów (część potrawy może być gorąca, a część zimna) i aby to wyeliminować, kuchenki wyposażane są w obrotową tackę. Dzięki niej wszystkie części potrawy przechodzą w takim samym stopniu przez mniej lub bardziej „gorące” strefy. 



Jeszcze inną konsekwencją używania mikrofal jest to, że o ile podgrzewanie jedzenia jest bezpieczne, o tyle przypadkowo zapomniana łyżeczka (umieszczona razem z potrawą w kuchence) może narobić zamieszania — nie tylko może się nagrzać w dużym stopniu na skutek działania indukcji elektromagnetycznej, ale również spowoduje mini wyładowania elektryczne i iskrzenie. To zjawisko dotyczy wszelkich metalowych przedmiotów, więc należy uważać, aby takowe nie dostały się w zasięg mikrofal. Resztki aluminiowej folii, które przywarły do potrawy, mogą przynieść zatem naprawdę zaskakujące efekty.



Inną konsekwencją, wynikającą z tego, że ciepło w potrawie powstaje na skutek drgań cząstek wody wywołanych przez mikrofale, jest taka, że nie podgrzejemy potrawy bardziej, niż to wynika z właściwości wody. Krótko mówiąc, nie uda nam się podsmażyć w mikrofali plastrów boczku (do tego potrzeba o wiele więcej, niż 100 stopni), czy zrobić schabowego. Mikrofale mogą więc nam ugotować potrawę, ale raczej jej nam nie podsmażą. Problematyczne jest również podgrzewanie zamrożonych potraw — cząsteczki wody w stałym stanie skupienia słabo pochłaniają mikrofale. Efekt ten staje się bardziej zrozumiały, jeżeli wyobrazimy sobie, że zamarznięte cząsteczki wody nie mogą drgać tak swobodnie, jak wówczas, gdy znajdują się w stanie ciekłym, a przecież właśnie owe drgania przekładają się na ciepło. Podgrzewanie zamrożonej potrawy może się więc skończyć tym, że jej zewnętrzna część będzie bardzo gorąca, podczas gdy środek nadal będzie zamarznięty. Na szczęście większość modeli kuchenek mikrofalowych wyposażona jest w specjalne programy rozmrażania (o tym będziemy szerzej pisać w drugiej części artykułu).



Musimy również mieć świadomość, że podczas używania kuchenek mikrofalowych, ciepło w potrawie niejako powstaje w jej wnętrzu, co oznacza, że musimy być ostrożni przy podgrzewaniu potraw zamkniętych w pojemnikach, czy wręcz żywności w ogólnie rzecz biorąc, takiej właśnie formie (jak na przykład wspomniane wcześniej eksplodujące jajka). Wszelkie potrawy muszą być zatem tak podgrzewane, aby umożliwić parze wodnej wydostanie się poza potrawę — możemy przykładowo podgrzać dipa w słoiczku, ale musi być otwarty. Szczęśliwie te zasady nie różnią się znacząco od zasad podgrzewania potraw tradycyjnymi metodami, więc w tym przypadku nie powinniśmy mieć problemów w intuicyjnym rozumieniu tego aspektu kuchenek mikrofalowych.


Mikrofale atakują!!! Czyli fakty i mity o kuchenkach mikrofalowych

Kuchenki mikrofalowe oskarża się czasami o to, że przygotowane z ich użyciem potrawy mają mniejszą wartość odżywczą, niż potrawy przygotowane tradycyjnie. Nie jest to do końca prawdą — mikrofale używane w kuchenkach mają tak dobraną częstotliwość, aby „trafiały” dosyć precyzyjnie w cząsteczki wody, pozostawiając pozostałe składniki potrawy „w spokoju”. Z tego punktu widzenia nie różni się to wiele od klasycznego procesu gotowania — w obu przypadkach mamy do czynienia z gorącą wodą. Co może być prawdą to to, że mikrofale mogą się nakładać, wzmacniając efekt podgrzewania, przez co w potrawie mogą powstawać bardzo gorące punkty — niemniej ten efekt skutecznie niwelowany jest przez obrotową tackę. Ale co na pewno jest problemem, to konsekwencja faktu, że kuchenki mikrofalowe znakomicie nadają się do podgrzewania przygotowanych wcześniej potraw. Dlaczego jest to problemem? Ponieważ w oparciu o to powstał cały dział produktów spożywczych, z przeznaczeniem właśnie dla kuchenek mikrofalowych — gotowe zestawy obiadowe, kupione w sklepie, odgrzane w mikrofalówce, gotowe do spożycia po kilku minutach. I choć to łatwe i szybkie, to jakość owych zestawów nie musi być najwyższych lotów (i nie oszukujmy się, rzadko kiedy jest).



W porównaniu do tradycyjnych metod gotowania, kuchenki mikrofalowe na skutek krótkiego czasu potrzebnego do termicznego obrobienia żywności, mają pewną wadę: ten czas (jak i uzyskiwana temperatura) może być za krótki do zabicia potencjalnie szkodliwych organizmów, które mogą znaleźć się w przygotowywanej potrawie. Ale bez względu na sposób gotowania, troski o jakość używanych produktów nigdy nie za wiele.


Między bajki natomiast zdecydowanie możemy włożyć oskarżenia kuchenek mikrofalowych o emitowanie szkodliwego promieniowania. Oczywiście, że natężenie mikrofal wewnątrz pracującej kuchenki jest stosunkowo silne — ostatecznie powoduje przecież podgrzewanie potraw. Niemniej owo promieniowanie mikrofalowe zamknięte jest w szczelnej obudowie i nie wydostaje się na zewnątrz. Jego emisja jest również natychmiastowo przerywana w chwili otwarcia drzwiczek, więc nie ma niebezpieczeństwa, że zostaniemy wystawieni na jego działanie.


I na koniec, adresując już zupełnie absurdalne zarzuty stawiane kuchenkom mikrofalowym, musimy powiedzieć, że mikrofale nie mają nic wspólnego z promieniowaniem jonizującym (czyli promieniotwórczością, czy radioaktywnością), nie są emitowane z powrotem z podgrzanych nimi potraw i nie mają wiele wspólnego z promieniowaniem ultrafioletowym (ponieważ to zupełnie inny zakres częstotliwości fal elektromagnetycznych).




Inżynieria kuchenna przybiera formę
Kuchenki mikrofalowe produkowane są w dwóch formach: wolnostojące i przeznaczone do zabudowy. Forma nie wpływa na dostępne funkcje, ale trzeba mieć na uwadze, że w przypadku kuchenek wolnostojących należy zachować wokół urządzenia odpowiedniej wielkości wolną przestrzeń, głównie z powodu konieczności odprowadzania ciepła. Sam element wytwarzający mikrofale się nie nagrzewa, ale nagrzewa się wnętrze kuchenki w czasie pracy, gotowane potrawy parują, więc to wszystko musi być odprowadzone na zewnątrz. W instrukcji obsługi producenci zazwyczaj określają, jakiej wielkość przestrzeń wokół kuchenki, musi być zapewniona. W przypadku urządzeń do zabudowy jest prościej, gdyż ciepło i para wyprowadzane są otworami wentylacyjnymi umieszczonymi na tyle obudowy.


Innym, konstrukcyjnym parametrem jest pojemność komory kuchenki. W urządzeniach domowych waha się ona przeciętnie od 15 do 30 litrów. To wydaje się niewiele, dlaczego nie ma dostępnych większych kuchenek mikrofalowych? Tutaj należy się kilka słów wyjaśnienia: mikrofale wnikają w głąb podgrzewanej potrawy relatywnie płytko, w praktyce do około 4 cm głębokości, potem ulegają szybko osłabieniu (oczywiście w zależności od tego, jak wiele wody zawiera potrawa, im tej wody jest więcej, tym szybciej spada efektywność podgrzewania). W związku z tym, potrawy o większej objętości będą wymagały do ugotowania podobnego czasu, jak np. w piekarniku, ponieważ środek potrawy będzie musiał być ogrzany tylko poprzez migrację ciepła do wewnątrz, a nie poprzez bezpośrednio działające mikrofale. Dlatego upieczenie kaczki w całości pozostawimy jednak klasycznym piekarnikom. Warto również zauważyć, że istnieją na rynku urządzenia hybrydowe, w których np. klasyczny piekarnik doposażony jest w możliwość podgrzewania za pomocą mikrofal.



Z parametrów użytkowych, w przypadku kuchenek mikrofalowych, najistotniejszym będzie moc magnetronu, a mówiąc prościej, jak silne fale potrafi on generować, a co za tym idzie, jak dużo ciepła w określonym czasie dostarczyć do gotowanej potrawy. Urządzenia dysponujące większą mocą będą w stanie szybciej podgrzać potrawę (kosztem oczywiście zużycia energii elektrycznej), urządzenia o słabszym magnetronie będą do podgrzania tej samej objętości potrzebowały więcej czasu. Wartość mocy dostępnej w domowych urządzeniach waha się od kilkuset do około 1200 watów, przeciętne urządzenie wyposażone jest w magnetron o mocy 800 watów. Taka wartość w zupełności zaspokaja większość potrzeb.


Innym kryterium podziałowym będzie rodzaj sterowania, urządzenia mogą być w pełni kontrolowane elektronicznie bądź też sterowanie może być zrealizowane w sposób mechaniczny. Sterowanie elektroniczne zapewnia nieco większe możliwości kuchenki w zakresie bardziej inteligentnych programów gotowania, jak również odnośnie programowania czasów pracy; sterowanie mechaniczne pozwala na użycie kilku podstawowych trybów pracy różniących się siłą grzania i zazwyczaj mamy do dyspozycji prosty zegar odliczający czas.



W drugiej części artykułu przedstawimy bardziej szczegółowe rozwiązania i dodatkowe funkcje oferowane przez producentów kuchenek mikrofalowych.


Autor tekstu: Angelika Młotkowska

W artykule wykorzystano zdjęcia producentów.

Menu