Mikrovlnná rúra, známa aj ako mikrovlnná piecka alebo hovorovo mikrovlnka, je moderné kuchynské zariadenie určené primárne na tepelnú úpravu jedál pomocou mikrovĺn. Jej úžitková hodnota je nesporná, aj keď jej škodlivosť je predmetom diskusií.
Ako väčšina veľkých vynálezov, aj tento vznikol pôvodne na iný účel. Magnetrónová elektrónka, ktorá je zdrojom mikrovlnného žiarenia v mikrovlnnej rúre, sa používala ako zdroj žiarenia pre radary. Pri testovaní zariadenia sa zistilo, že mikrovlnné žiarenie dokáže zohrievať veci obsahujúce vodu. Mikrovlnné žiarenie ako zdroj tepla si dal patentovať Percy Spencer v roku 1946.
Prvé mikrovlnné rúry vážili cez 300 kg, používali sa v reštauráciách a vyžadovali výkonné chladenie. V sedemdesiatych rokoch minulého storočia nastal prelom v ich rozšírení. V USA sa začali mikrovlnné rúry presadzovať v domácnostiach okolo roku 1975, keď došlo k ich zmenšeniu a zlacneniu, a v Európe sa začali používať po roku 1980. Mikrovlnné rúry sa stali pre svoje vlastnosti jedným z najpoužívanejších spotrebičov v moderných domácnostiach.
Princíp fungovania mikrovlnnej rúry
Mikrovlny sú druhom elektromagnetického žiarenia definovanej frekvencie. V mikrovlnných rúrach sa používa frekvencia 2 450 MHz. Ak takáto elektromagnetická vlna zasiahne vhodnú elektricky nabitú látku, rozkmitá ju.
Molekuly vody majú kladné a záporné náboje rozdelené nerovnomerne - na jednom konci prevláda kladný a na opačnom záporný náboj. Keď takúto molekulu zasiahne elektromagnetická vlna, pohne s ňou - pootočí ju a následne opačná polvlna žiarenia ju pootočí na druhú stranu. Molekuly vody takto do seba narážajú a dochádza k ich vzájomnému treniu. Dipóly pri rýchlo sa meniacom striedavom elektrickom poli nestíhajú sledovať tieto zmeny, pri natáčaní musia prekonávať určitý odpor, čo je spojené so stratou energie (tzv. dielektrické straty). Táto stratová energia sa premieňa na teplo. Technicky sa tento spôsob ohrevu nazýva dielektrický.
Zdrojom tepla sú dva procesy - teplo vznikajúce v dôsledku hysterézie, ktorá vzniká medzi pôsobiacim striedavým elektrickým poľom a v molekule indukovanou elektrickou odozvou vplyvom zotrvačnosti molekuly a čiastočne aj vplyvom medzimolekulového trenia, ku ktorému dochádza pri prekonávaní medzimolekulárnych príťažlivých síl. Teplo vzniká v celom objeme žiarením zasiahnutej zohrievanej látky takmer súčasne (žiarenie preniká aj do objemu látky a tú zohrieva zvnútra, pričom je postupne molekulami pohlcované).
Voľba frekvencie žiarenia pre mikrovlnný ohrev potravín je kompromisom medzi ohrievaním potravín a prestupom cez ne. Ak by bola zvolená nižšia frekvencia, vlna by prechádzala potravinami bez vytvorenia tepla, pretože molekuly by kmitali voľne, čo by umožnilo zachovanie elektrického poľa bez toho aby vznikli dielektrické straty. Materiály, ktoré mikrovlny ohrievajú sú voda, cukor a tuk.
Konštrukcia a bezpečnosť
Základom mikrovlnnej rúry je plechová, oceľová skrinka s dvojitým obalom. Jedna časť je samotný ohrievací priestor - skrinka do ktorej generátor mikrovĺn - magnetrón vysiela mikrovlnné žiarenie. Do nej je umiestňované ohrievané jedlo. Obvykle sa tu nachádza sklenený otočný tanier a osvetlenie priestoru. Tanier slúži na otáčanie ohrievaným pokrmom kvôli rovnomernejšiemu ohriatiu v celom objeme (mikrovlnné žiarenie v rúre nie je kvôli tvaru rúry a bodovému zdroju žiarenia homogénne). Skrinka je uzatvorená dvierkami s priehľadnou stenou. Stena je vytvorená z kovového plechu s dierkami o veľkosti menšej ako je vlna žiarenia, a tak žiarenie nemôže zo skrinky uniknúť.
V druhej časti sa nachádzajú elektrické a elektronické obvody a zdroj žiarenia. Riadiace obvody slúžia k riadeniu množstva mikrovĺn vysielaných do vnútorného priestoru rúry. Rúra je vybavená sériou zabezpečovacích prvkov, aby nebolo možné spustiť zdroj žiarenia tak, aby mohlo dôjsť k preniknutiu žiarenia mimo vyhradeného priestoru. Jednoduché rúry majú len nastavenie výkonu (prerušenia činnosti magnetronu do dávok) a jednoduchý časovač - „minútky“. Výkonové obvody majú za úlohu pripraviť vysoké napätie a žhaviace napätie pre magnetron. Ten vyrobí mikrovlnnú energiu, ktorá je odvádzaná do vnútorného ohrievacieho priestoru. V magnetróne sa uvoľňujú elektróny zo žhavenej elektródy a tieto sa pomocou magnetu uvedú do rotačného pohybu vo vákuu. Rotačný pohyb elektrónov vytvorí mikrovlnné vlnenie, ktoré sa prenesie vlnovodom dovnútra rúry na ohrev jedla. Vlny sa vnútri ohrievaného priestoru odrážajú od stien, až pokiaľ nie sú pohltené ohrievanou látkou. Časť energie žiarenia sa pri odraze od steny stráca, preto intenzita vĺn veľmi rýchlo klesá, navyše energia vĺn so vzdialenosťou klesá s druhou mocninou. Magnetron sa priamo nedá regulovať v tom pravom slova zmysle.
Mikrovlny patria podobne ako rádiové, infračervené a viditeľné žiarenie medzi neionizujúce žiarenie. To znamená, že dokážu elektróny v atómoch rozkmitať, ale nedokážu ich vytrhnúť a spôsobiť tak chemickú zmenu v látkach. Z tohoto hľadiska je pôsobenie mikrovĺn rovnako neškodné, ako je tepelné žiarenie (podobne však, ako u tepelného žiarenia prebytok energie spôsobí popálenie).
Nebezpečný je únik žiarenia. V žiadnom prípade sa nesmie nijako narúšať bezpečnostný systém mikrovlnnej rúry a spúšťať rúru s otvorenými dvierkami. Môže dôjsť k popáleniu, ohrozené sú najmä oči. Akokoľvek poškodená rúra patrí do servisu. Rúra sa nesmie rozoberať a skúšať odkrytovaná. Obvody spúšťajúce magnetron sú však elektricky (nie len signálovo) prepojené s vypínačmi - obvykle dvoma, ktoré sa zopnú, až keď sú dvierka zatvorené.
Využitie a úskalia
Obsluha mikrovlnnej rúry je obvykle tak jednoduchá, že ju zvládnu aj deti. Ohrev je plynulý a teploty neprekračujú teploty bežne používané pre inom druhu varenia, alebo pečenia. Hlavným použitím rúry je ohrievanie jedla, ktoré je rýchle a bezpečné. Problémovejšie je varenie, pretože na varenie sa používajú krátke časy, na ktoré si treba zvyknúť. Neoceniteľná je rúra pri rozmrazovaní, ktoré výrazne skracuje.
Napriek jednoduchosti a bezpečnosti používania má mikrovlnná rúra niekoľko úskalí, ktoré treba zohľadniť. Pri zohrievaní jedál, ktoré sú nejakým spôsobom uzatvorené (vajce, dojčenská fľaša, voda v nádobke s úzkym hrdlom, ovocie v šupe a pod.) dochádza ku koncentrácii energie v uzatvorenom priestore, čo sa po prekonaní pevnostnej medze obalu môže prejaviť až explóziou. Vajce v škrupine dokáže explodovať tak silne, že vytrhne a odhodí dvierka z rúry a spôsobí jej kompletnú deštrukciu. Zohrievanie takýchto vecí môže byť extrémne nebezpečné. Záleží na pevnosti obalu ohrievanej potraviny a dĺžke zohrievania. Explodovať môžu aj párky a klobásky (pred zohrievaním je nutné prepichnúť obal), ale aj vajce len rozklepnuté do misky (je nutné narušiť žĺtok jeho rozmiešaním).
Mikrovlnné žiarenie je žiarením elektromagnetickým. Od kovových predmetov sa odráža, ale zároveň sa do neuzemnených kovových predmetov indukuje. V mikrovlnke sa preto nesmú používať kovové predmety. Elektrické pole produkované magnetronom môže spôsobiť roztavenie drôtov, nahrievanie kovových predmetov, roztavenie kovových fólií. Celkom spoľahlivo zničí taniere s ozdobnými zlatými a striebornými prúžkami a reliéfmi. Tanier s vonkajším kovovým lemom (zlatý prúžok) dokáže až rozbiť. Niektoré kovové predmety sa nahrievajú a na dotyk môžu spôsobiť popálenie.
Problémom je aj samotné ohrievanie vody v celom objeme. Za určitých okolností môže nastať situácia, že voda sa prehreje, ale nevrie (chemici to nazývajú skrytý var). Pri vyberaní nádoby, pri dotyku (pohybe), vložení lyžičky alebo pri dosypaní cukru, kávy a pod. prehriata voda prudko zovrie v celom objeme a unikajúce bubliny pary vyhodia vodu z nádoby - táto ako keby explodovala. Preto je lepšie zohrievať v rúre vodu s nasypanou kávou alebo čajom, nie iba samotnú vodu.
Keďže mikrovlnná rúra zohrieva rýchlo, nedochádza k prenosu tepla vedením (na to treba určitú dobu podľa tepelnej vodivosti zohrievanej látky) a môže nastať situácia, že jedna časť zohrievanej látky je chladnejšia ako druhá. Tak isto rýchlosť ohrievania potravín je úmerná obsahu vody v nich - ak zohrievame viac jedál naraz, jedno sa zohrieva inak ako druhé. Preto je potrebné nechať zohrievaniu čas a po ukončení zohrievania chvíľu počkať, kým sa teplo rovnomerne rozptýli.
Odporcovia argumentujú rozpadom aminokyselín vitamínov a pod. vplyvom príliš silného a rýchleho lokálneho zahriatia potraviny (rýchle zohriatie na molekulárnej úrovni priamo v jadre aminokyseliny). Toto je však všeobecný problém tepelnej úpravy potravín.
Prečo nemôžete dať kov do mikrovlnky? - Aaron Slepkov
Porovnanie s inými metódami ohrevu
Pri zohrievaní potravín v mikrovlnnej rúre sa na ohrev používa elektromagnetické žiarenie. Mikrovlny prenikajú celým objemom ohrievanej látky a odovzdávajú jej svoju energiu. Energia sa teda spotrebuje - premení na mechanickú energiu kmitania molekúl a tá zasa na tepelnú energiu ohrevu. Tento typ žiarenia nevytvára žiadne vedľajšie účinky a energia sa v plnom rozsahu spotrebuje (žiadne sekundárne žiarenie). Nedochádza k zmene štruktúry látky na atómovej úrovni. To, čo do rúry vložíme, to z nej aj vyberieme. Mikrovlny prenikajú celým objemom ohrievanej látky a odovzdávajú jej svoju energiu. Len látke - nie nádobe, nie okoliu. Energiu mikrovĺn absorbujú molekuly vody a preto riad a okolitý vzduch svoju teplotu zvyšujú len prevzatím tepla z ohriateho povrchu látky. Ohrev v mikrovlnnej rúre je preto ekonomický.
Pri zohrievaní potravín v plynovej alebo elektrickej rúre sa využíva teplo plameňa pri horení zemného plynu, alebo teplo elektrickej špirály a to vo forme vyžiareného tepla, alebo sa využíva teplo z ohriateho okolitého vzduchu. Ohrievanie je rýchle, keďže sa zohrieva len látka a nevznikajú pri ňom tepelné straty. Ohrievame len tanier s už pripraveným hotovým jedlom, a nie celý objem jedla v hrnci.
Proti hovorí hlavne použitá technológia (mikrovlnné) žiarenie. Samotné slovo "žiarenie" vyvoláva negatívne asociácie v súvislosti s "rádioaktívnym žiarením". V týchto súvislostiach však nemajú tieto druhy žiarenia nič spoločné. (Lepší výraz by bol vlnenie). Rádioaktívne žiarenie je ionizujúce (rádioaktívne žiarenie je produktom rádioaktívneho rozpadu), mikrovlnné neionizujúce. Z tohoto hľadiska je mikrovlnné žiarenie blízke rádiovému vysielaniu, mobilným telefónom, bezdrôtovým sieťam a pod.
tags: #seria #rura #mikrovlnka