Mikrowellenherd: Geschichte, Gerät und Funktionsprinzip, Leistungsregulierung, Aspekte der sicheren Verwendung

Geschichte des Mikrowellenherds

Percy Spencer war 50 Jahre alt, als er als Ingenieur beim amerikanischen Militärindustrieunternehmen Raytheon arbeitete, das sich mit der Herstellung von Radargeräten beschäftigte.

Es war 1945, als Percy zufällig ein Phänomen entdeckte, das zwei Jahre später die Grundlage für den ersten Mikrowellenherd bilden sollte: Bei einem weiteren Experiment mit dem Magnetron begann plötzlich und ohne ersichtlichen Grund ein Stück Schokolade in Spencers Tasche zu schmelzen.

Magnetron ist ein Gerät, das elektromagnetische Energie in Form von Mikrowellen aussendet. Ursprünglich für die Radartechnik verwendet.

Es stellte sich heraus, dass ultrahochfrequente (Mikrowellen-)Strahlung Lebensmittel effektiv erhitzen kann... Bereits am 8. Oktober 1945 erhielt Percy Spencer ein Patent für den weltweit ersten Mikrowellenherd, der zum schnellen Auftauen von Lebensmitteln konzipiert war.

Im Jahr 1947Der erste Mikrowellen-Defroster unter der Marke Radarange wurde gebaut (man kann jetzt sagen, dass er das Fließband verlassen hat). Es handelte sich um ein Gerät von etwa der Größe eines großen modernen Kühlschranks mit einem Gewicht von 340 kg und einer Leistung von 3 kW.

Die ersten Massenlieferungen von Radarange-Mikrowellenherden zum Auftauen von Lebensmitteln wurden an die Lehrstühle von Militärkrankenhäusern und die Lehrstühle amerikanischer Soldaten geschickt. Seit 1949 begann die Massenproduktion dieser Öfen, sodass jeder, der sich einen solchen Kauf leisten konnte, die Möglichkeit hatte, für nur 3.000 US-Dollar einen Mikrowellenherd zum Auftauen zu erwerben.

Der Ursprung der Idee, Haushaltsmikrowellenherde zum Erhitzen von Lebensmitteln herzustellen, geht auf den 25. Oktober 1955 zurück, als das amerikanische Unternehmen „Tappan Company“ den ersten Mikrowellenherd für den Heimgebrauch vorstellte. Die Serienproduktion von Haushaltsmikrowellenherden begann 1962 durch das japanische Unternehmen Sharp, doch die Nachfrage nach solch einem exotischen Haushaltsprodukt war nicht groß.

In der UdSSR begann man in den 80er Jahren mit der Produktion der Mikrowellenherde „ZIL“, „Elektronika“ und „Maria MV“. Im Jahr 1990 wurde auf dem Magnetron M-105-1 der Mikrowellenherd „Dneprianka-1“ mit einem Volumen von 32 Litern und einer Leistung von 1,3 kW bei einer Mikrowellenleistung von 600 W hergestellt.

So begann die Massenproduktion von Haushaltsmikrowellenherden, mit denen Sie Lebensmittel schnell auftauen, erhitzen und sogar kochen können. Die Hauptvoraussetzung ist, dass das in den Mikrowellenherd gestellte Produkt Wasser enthält.

Das Funktionsprinzip und das Gerät des Mikrowellenherds

Die Schlussfolgerung ist, dass elektromagnetische Strahlung im Dezimeterbereich zu einer Beschleunigung der Bewegung polarer dielektrischer (Wasser-)Moleküle führt, die ein bestimmtes Dipolmoment haben.

Da die Moleküle beschleunigt werden, erfolgt ihre Wechselwirkung unter dem Einfluss von Mikrowellenstrahlung, das heißt, der Stoff absorbiert elektromagnetische Strahlung, während die Temperatur dieses Stoffes steigt.

Die optimale dielektrische Absorption elektromagnetischer Strahlung durch Wasser erfolgt bei einer Frequenz von 2,45 GHz, genau der Frequenz, mit der die Magnetrons moderner Mikrowellenherde arbeiten.

Im Vergleich zu herkömmlichen Öfen werden in einem Mikrowellenherd Lebensmittel nicht nur an der Oberfläche, sondern auch im Volumen des Produkts erhitzt, da die elektromagnetische Welle den erhitzten Körper in einer Tiefe von 1,5 bis 2,5 cm durchdringt, was die Erwärmung beschleunigt ein durchschnittlicher Anstieg der Lebensmitteltemperatur von 0,4 °C pro Sekunde.

Um Mikrowellenstrahlung mit einer bestimmten Wellenlänge zu erhalten, wird in einem Mikrowellenofen ein Magnetron mit speziell berechneten Designparametern verwendet. Die vom Magnetron erzeugte Strahlung wird durch einen Wellenleiter übertragen und in einer Kammer konzentriert, in der eine beheizte Platte platziert ist.

Die Kammer ist mit einer Metalltür verschlossen, die die Ausbreitung von Mikrowellenwellen über ihre Grenzen hinaus verhindert. Das Magnetron wird traditionell mit Strom versorgt aus der Sekundärwicklung eines Hochspannungstransformators (MOT) mit einer Ausgangsspannung von 2000 Volt, die durch eine Verdopplungsschaltung (bestehend aus einem Kondensator und einer Diode) erhöht wird. Die Beheizung der Kathode des Magnetrons erfolgt durch eine spezielle Sekundärwicklung mit einer Spannung von 4 Volt vom gleichen Transformator.

Die klassische Methode zur automatischen Anpassung der thermischen Eigenschaften eines Mikrowellenherds ist die gleiche wie bei Bügeleisen und Haushaltsheizgeräten: Das Magnetron wird periodisch ein- und ausgeschaltet, sodass die durchschnittliche Wärmeleistung in Form elektromagnetischer Wellen an die Kammer abgegeben wird gleich dem vom Benutzer eingestellten Wert.

Sicherheitsaspekte von Mikrowellenherden

Wissenschaftlichen Daten zufolge erzeugt die direkte Einwirkung von Mikrowellenwellen auf den menschlichen Körper eine spürbare Hitzewirkung, die bei längerer (oder starker) Einwirkung zu lokaler Überhitzung und schweren Verbrennungen führen kann.

Bei einer Mikrowellenleistungsdichte von etwa 35 mW/cm 2 verspürt man also eine Erwärmung. Eine längere Exposition bei Leistungsdichten über 100 mW/cm2 verursacht Katarakte und kann zu vorübergehender Unfruchtbarkeit führen.

Eine Mikrowellendichte von 10 mW/cm2 gilt als sicher. Bei direkter Anwendung auf Mikrowellenöfen sollte gemäß der europäischen Norm in einem Abstand von 5 cm vom Mikrowellenherd die maximale Leistungsdichte 1 mW/cm² nicht überschreiten, in einem Abstand von 50 cm vom Ofen sollte sie jedoch nicht überschritten werden nicht mehr als 0,01 mW/cm² betragen. cm. Genau diese Standards erfüllen moderne Mikrowellenherde bei ihrer Herstellung.

Übrigens blockiert die geöffnete Ofentür immer die Aktivierung, das heißt, der Mikrowellenherd sollte niemals mit geöffneter Tür arbeiten.

Nun zur Wirkung von Mikrowellenwellen auf elektrisch leitende Stoffe (insbesondere Metalle). Die Welle durchdringt natürlich keine Metallgegenstände, kann aber im Metall induzierte Ströme induzieren, darunter auch Wirbelströme, die wiederum das Metall stark erhitzen.

Aus diesem Grund können Sie Lebensmittel in einem Metallbehälter mit einem Mikrowellenherd nicht effektiv erhitzen. Was können wir über Geschirr mit Metallmustern und Kanten sagen, das durch Mikrowellenwellen (durch induzierte Wirbelströme) leicht zerstört wird und das Geschirr einfach verdirbt?