Микроволновая печь

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
СВЧ-печь

Микроволно́вая печь (также СВЧ-печь; устар. микрово́лновая[1]; разг. микроволно́вка) — электроприбор, использующий явление разогрева водосодержащих веществ электромагнитным излучением дециметрового диапазона (обычно с частотой 2450 МГц) и предназначенный для быстрого приготовления, подогрева или размораживания пищи.

В промышленности эти печи используются для сушки, разморозки, плавления пластмасс, разогрева клеев, обжига керамики и т. д. В некоторых промышленных печах частота излучения может изменяться (так называемые англ. variable frequency microwave, VFM).

В отличие от классических печей (например, духовки или русской печи), разогрев пищи в СВЧ-печи происходит не только с поверхности разогреваемого тела, но и по его объёму, содержащему полярные молекулы (например, воды), так как радиоволны данной частоты проникают и поглощаются пищевыми продуктами на глубине примерно 2,5 см. Это сокращает время разогрева пищи [2].

Принцип работы[править | править вики-текст]

Нагрев в печи основан на принципе так называемого «дипольного сдвига»[источник не указан 460 дней]. Молекулярный дипольный сдвиг под действием электрического поля происходит в материалах, содержащих полярные молекулы. Энергия электромагнитных колебаний вызывает движение молекул (в данном случае обладающих дипольным моментом), что и приводит к увеличению температуры материала.

Распространенное мнение о том, что частота выбрана соответствующей резонансной частоте воды, не соответствует действительности — последняя составляет 22,24 ГГц[источник не указан 88 дней] в то время как большинство бытовых СВЧ-печей работают на частоте 2450 МГц, в США некоторые индустриальные модели — на частоте 915 МГц.

Частота выбрана по практическим и конструктивным соображениям:

  • Магнетрон, с мощностью от 500 Вт, должен обладать приемлемой эффективностью, стоимостью и габаритами;
  • Частота должна находиться в разрешенном выделенном радиодиапазоне частот (в данном случае ISM диапазон);
  • Глубина проникновения радиоволн в нагреваемый объект должна лежать в районе нескольких сантиметров (чем ниже частота — тем больше глубина проникновения).

Мощность печи[править | править вики-текст]

Мощность бытовых СВЧ-печей варьируется в диапазоне от 500 до 2500 Вт и выше. Практически все бытовые печи позволяют пользователю регулировать мощность, используемую для разогрева. Для этого в недорогих моделях печей нагреватель (магнетрон) согласно установке регулятора мощности периодически включается и выключается, изменяя среднее количество подаваемой энергии методом широтно-импульсной модуляции (широко используемый также во многих прочих нагревательных приборах, например, утюгах, нагревателях). Эти периоды включения/выключения можно непосредственно заметить по звуку во время работы печи, а также по изменению внешнего вида некоторых продуктов (надувания некоторых воздушных продуктов, в том числе — пакетов).

Устройство[править | править вики-текст]

Схема включения магнетрона

Основные компоненты магнетронной микроволновой печи:

  • металлическая, с металлизированной дверцей, камера (в которой концентрируется высокочастотное излучение, например 2450 МГц), куда помещаются разогреваемые продукты;
  • трансформатор — источник высоковольтного питания магнетрона;
  • цепи управления и коммутации;
  • непосредственно СВЧ-излучатель — магнетрон;
  • волновод для передачи излучения от магнетрона к камере;
  • вспомогательные элементы:
    • вращающийся столик — необходим для равномерного разогрева продукта со всех сторон;
    • схемы и цепи, обеспечивающие управление (таймер) и безопасность (блокировки режимов) устройства;
    • вентилятор, охлаждающий магнетрон и проветривающий камеру.

Разновидности[править | править вики-текст]

По типу конструкции микроволновые печи подразделяются на:

  • соло — только СВЧ излучение; без гриля и конвекции.
  • с грилем — содержит встроенный кварцевый или тэновый гриль.
  • с конвекцией — специальный вентилятор нагнетает в камеру горячий воздух, тем самым обеспечивая более равномерное пропекание, аналогично духовке.

По типу управления микроволновые печи делятся на:

  • механические — используются механические регуляторы времени и мощности.
  • кнопочные — пульт управления состоит из набора кнопок.
  • сенсорные — используются кнопки сенсорного типа.

История[править | править вики-текст]

Американский инженер Перси Спенсер впервые заметил способность сверхвысокочастотного излучения к нагреванию продуктов и запатентовал микроволновую печь. В момент изобретения Спенсер работал в компании Raytheon, занимающейся изготовлением оборудования для радаров. По легенде, когда он проводил эксперименты с очередным магнетроном, Спенсер заметил, что кусок шоколада в его кармане расплавился. По другой версии, он заметил, что нагрелся бутерброд, положенный на включённый магнетрон. Возможно, причиной изобретения был как раз ожог, но из коммерческих соображений имидж прибора портить было нецелесообразно.

Патент на микроволновую печь был выдан в 1946 году. Первая в мире СВЧ-печь «Radarange» была выпущена в 1947 году фирмой Raytheon и была предназначена не для приготовления пищи, а для быстрого размораживания продуктов и использовалась исключительно военными (в солдатских столовых и столовых военных госпиталей). Её высота была примерно равна человеческому росту, масса 340 кг, мощность — 3 кВт, что примерно в два раза больше мощности современной бытовой СВЧ-печи. В 1949 году началось их серийное производство. Стоила эта печь около $3000.

Советская микроволновая печь «Днепрянка-1»

25 октября 1955 года американская компания «Tappan Company» впервые представила бытовую микроволновую печь.

Первая серийная бытовая микроволновая печь была выпущена японской фирмой Sharp в 1962 году. Первоначально спрос на новое изделие был невысок.

В СССР с начала 80-х микроволновые печи выпускались на заводах:

  • ЗИЛ (модель «ЗИЛ») и Южный машиностроительный завод (модель «Мрия МВ»)
  • Тамбовский завод «Электроприбор» (Модель «Электроника»);
  • Днепровский машиностроительный завод им. Ленина (ДМЗ) выпускал «Днепрянка-1» (1990 г, 32 литра, магнетрон М-105-1, потребляемая мощность 1300 ватт, мощность СВЧ-излучения 600 ватт, масса 41 кг, цена 350 руб)[3] и «Днепрянка-2»[4].

Утверждение о советском приоритете[править | править вики-текст]

17 мая 2011 года газета «Труд» сообщила, что в её номере от 13 июня 1941 года в заметке была описана специальная установка, использовавшая токи ультравысокой частоты для обработки мясных продуктов и разработанная в лаборатории магнитных волн Всесоюзного научно-исследовательского института мясной промышленности.[5]

Меры предосторожности при эксплуатации[править | править вики-текст]

Микроволновое излучение не может проникать внутрь металлических предметов, поэтому невозможно приготовить еду в металлической посуде.

Нежелательно помещать в микроволновую печь посуду с металлическим напылением («золотой каёмочкой») — даже этот тонкий слой металла сильно нагревается вихревыми токами, что может разрушить посуду в области металлического напыления.

Нельзя нагревать в микроволновой печи жидкость в герметично закрытых ёмкостях и целые птичьи яйца — из-за сильного испарения воды внутри них создаётся высокое давление и, вследствие этого, они могут взорваться. Из этих же соображений нежелательно сильно разогревать сосисочные изделия, обтянутые полиэтиленовой плёнкой (либо, перед разогревом, проткнуть каждую сосиску вилкой).

Запрещено включать пустую микроволновку. Необходимо как минимум поставить в неё стакан воды[6].

Разогревая в микроволновке воду, также следует соблюдать осторожность — вода способна к перегреванию, то есть, к нагреванию выше температуры кипения. Перегретая жидкость способна почти мгновенно вскипеть от неосторожного движения. Это относится не только к дистиллированной воде, но и к любой воде, в которой содержится мало взвешенных частиц. Чем более гладкой и однородной является внутренняя поверхность сосуда с водой, тем выше риск. Если у сосуда узкое горлышко, то велика вероятность, что в момент начала кипения перегретая вода выльется и обожжёт руки.

Вопросы безопасности[править | править вики-текст]

Электромагнитная безопасность[править | править вики-текст]

Федеральные санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы[править | править вики-текст]

Допустимые уровни ЭМП диапазона частот 30 кГц - 300 ГГц для населения (на селитебной территории, в местах массового отдыха, внутри жилых помещений) 10 мкВт/см².[1][7]

Мифы о СВЧ-печах[править | править вики-текст]

  • Микроволновое воздействие якобы изменяет структуру воды и пищевых продуктов, превращая полезные микроэлементы в канцерогены. На самом деле, воздействие микроволнового излучения в печи на вещества связано с банальным разогревом. Хотя химики и изучали (крайне редкие) реакции, на ход которых, по их мнению, влияло нетепловое воздействие микроволнового излучения[8], в результате независимых экспериментов[9] было установлено, что замеченные «нетепловые» эффекты на самом деле определялись неоднородностью нагрева, и предположение о наличии нетепловых микроволновых эффектов должно быть пересмотрено. К тому же, вода (кроме замерзшей), согласно современным научным данным, не может иметь какой-либо структуры (см. соответствующую статью).
  • Впервые СВЧ-печь, под названием «Radiomissor», якобы была создана немецкими учёными во время Второй мировой войны, она даже применялась в действующей немецкой армии, для разогрева продуктов питания, но оказалась небезопасной и от неё отказались[10] (однако российские сайты при этом ссылаются на зарубежные, а зарубежные — на исследования Советского Союза, проведённые в несуществующих российских городах «Кинск» и «Раджастан»).
  • Микроволновые печи (со снятой дверцей) якобы могут использоваться в военном деле для недорогой имитации радаров, с целью заставить противника истратить для их подавления дорогостоящие боеприпасы или ресурсы самолётов постановки помех. Обычно публикации ссылаются на опыт сербской армии в Косово[11].

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Вопрос № 254836 на сайте gramota.ru
  2. Диапазоны излучения и вещество (рус.). Элементы.ру. Проверено 15 октября 2011. Архивировано из первоисточника 4 февраля 2012.
  3. Руководство по эксплуатации «Днепрянка-1»
  4. 6 мифов и 4 факта о микроволновой печи
  5. Анастасия Воскресенская. 13 июня 1941 года: кто на самом деле изобрёл микроволновку
  6. Прирученные невидимки. Всё о микроволновых печах.
  7. Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 10 июня 2010 г. N 64 "Об утверждении СанПиН 2.1.2.2645-10" (с изменениями и дополнениями)
  8. Antonio de la Hoz, Angel Diaz-Ortiz, Andres Moreno. Microwaves in organic synthesis. Thermal and non-thermal microwave effects. // Chem. Soc. Rev., 2005, 164—178.
  9. M. Antonia Herrero, Jennifer M. Kremsner, C. Oliver Kappe. Nonthermal Microwave Effects Revisited: On the Importance of Internal Temperature Monitoring and Agitation in Microwave Chemistry.. // J. Org. Chem. 2008, 73, 36-47.
  10. Der Mikrowellenherd
  11. Donald E. Vandergriff. The path to victory: America’s Army and the revolution in human affairs. Presidio Press, 2002. С. 171.

Ссылки[править | править вики-текст]