Mikrodalga fırın

Mikrodalga fırını (MD), yiyeceği ısıtmak için mikrodalgaları, yani radyo dalgalarını kullanan bir fırın çeşididir.

Tarihçe

Mikrodalgalarla pişirme fikri ilk kez Percy Spencer tarafından, radar olarak kullanılması planlanan "magnetron"un keşfedilmesiyle 1945'li yıllarda başlamıştır. Percy Spencer, radar dalgaları ile deney yaparken cebindeki çikolatanın erimesi ile mikrodalga enerjisinin yiyecekleri ısıtabildiğini keşfetti. 1947'de bu buluşunun patentini almış ve ilk mikrodalga fırını 1,8 metre boyunda ve 340 kg ağırlığında olarak tasarlamıştır. Mikrodalga fırın, 1947'de mutfak eşyaları üreticisi olan Raytheon şirketince "Radarange" adıyla kamuoyuna duyurulmuş olsa da, gerek fiyatının çok yüksek oluşu gerekse büyükçe bir buzdolabı boyutlarında olması nedeniyle ticari olarak pek ilgi görmedi.
Evlerde kullanılan ilk mikrodalga fırınlar, 25 Ekim 1955'te Tappan şirketi tarafından satışa çıkarılmış olup günümüzde ABD'de yaklaşık olarak 80 milyon mikrodalga fırının olduğu tahmin edilmektedir.Bu sayının yarısı son yıllardaki satışlara aittir.

Çalışma prensibi

Mikrodalgalar, elektromanyetik spektrumun radyo dalgaları ile kızıl ötesi ışınlar arasındaki bölümde kalırlar. Frekansları 1 GHz ila 1000 GHz arasında, dalga boyları 0,1–100 cm olan elektromanyetik dalgalardır.
Dalgaların frekansları ile dalga boyu arasında; yüksek frekanslı dalgaların kısa dalga boyu, alçak frekanslı dalgaların ise uzun dalga boyu yayması ilişkisi ya da tam tersi durum vardır. Normal fırınların kapağında bulunan küçük delikler, ışık dalgalarının geçmesine izin verirler ve bu nedenle fırının içi görülür. Çünkü ışığın dalga frekansı oldukça yüksek, dalga boyu da çok küçüktür (Ångströmlar mertebesinde), mikrodalga fırınların yemeği ısıtmak için kullandığı elektromanyetik dalgaların ise frekansı düşük ve dalga boyları daha uzundur (12,25 cm). Bu yüksek dalga boyuna sahip dalgalar kapaktaki deliklerden geçemez ve tekrar içeri yansırlar.
Mikrodalga fırınlarda 2,45 GHz’lik bir frekans kullanılır. Bu frekansın kullanılmasının önemli bir sebebi vardır. 2.45 Ghz, su moleküllerinin rezonans frekansıdır. Bunun sonucu olarak 2.45 Ghz'lik mikrodalga ışıma en çok su tarafından emilecektir. Çoğu yiyecek de su içerdiğinden ısınacak, mikrodalga fırına uygun tabaklar ise su içermediğinden ısınmayacaktır.
Bu rezonans sayesinde de su molekülleri ısınacak, maddenin kendisi de pişecektir. Az su içeren yemeklerin mikrodalga fırınlarda ısıtılması uygun değildir.
Mikrodalga, bu özel fırınların içindeki "magnetron" adı verilen vakum tüpünden üretilir. Magnetron, Doğru akılmlı elekrik enerjisini "mikrodalgalar"a dönüştürür, mikrodalga fırın bu şekilde çalışır.

Mikrodalgaların maddeyi ısıtması

MD ile ısıtma geleneksel ısıtmadan farklıdır. Tenceredeki yemeğin doğal gazla çalışan bir ocakta ıstılmasında; ısı tencere çeperinden yemeğe aktarılır. Bu yöntemde ısıtma yavaştır ve etkin değildir. Sıcaklık tencerenin çeperinden merkeze doğru azalır ve homojen bir ısınma olmaz. MD ile ısıtma geleneksel yöntemlerden daha hızlıdır ve daha kısa sürede daha düzenli ısıtma sağlar.
Mikrodalgaların maddelerle etkileşimi maddenin türüne bağlı olarak üç şekilde gerçekleşir: Yansıtma, soğurma ve geçirme. Malzeme elektriksel iletkense MD yansır ve malzeme ısınmaz. Yüksek yalıtkanlarda MD soğurulmadan geçer ve malzeme yine ısınmaz. MD yi soğuran malzemeler (su, şeker, yağ) ise çok ısınır. Bu malzemeleri içeren çözeltiler de derişimine göre ısınır. Maddenin kimyasal bağları da soğurma derecesini değiştirir.
MD nin soğurulması sonucunda oluşan ısınma iki şekilde gerçekleşir: Çiftkutup etkileşim ve iyonik iletim. Çiftkutup momentli malzemeler (örn. su) MD ye maruz kaldığında ısı üretir. MD ye maruz kalank moleküller dönme hareketi yaparlar ve hareket sırasında ortaya çıkan sürtünme sonucunda da madde ısınır.

İçten dışa pişirme nasıl gerçekleşir

Mikrodalga fırının çalışmasındaki en önemli özelliklerinden birinin, yemeği normal fırınlar gibi "dıştan içe" değil, "içten dışa" doğru pişirmesi olduğu söylense de bu bir mantık hatasıdır. Diğer pişirme yöntemlerinde ısı dıştan içe doğru yayıldığı için, mikrodalgaların etkisi "içten dışa" olarak algılanmakadır; aslında mikrodalga fırınlarda pişirme, "her yere aynı anda etki etme şeklinde" dir.
Diğer fırınların "dıştan içe" pişirme yönteminin avantajlı olmadığı ve bazen kötü sonuçlara sebebiyet vereceği açıktır. Örneğin fırında pişen keke normal olarak 350 °C sıcaklıkta ısı vereceğimize 600 °C sıcaklıkta verirsek, kekin dış kısmı kısa bir sürede yanacaktır, ayrıca kekin iç kısmı da pişmeyecektir. Bunu etkileyen bir diğer faktör de fırının verdiği kuru sıcaktır, kuruluktan ötürü yemeğin suyu kolayca buharlaşır ve verimsiz bir şekilde pişmiş olur.
Mikrodalgalarda kullanılan radyo dalgaları ise yemeğin içine nüfuz eder, hatta bunu yaparken yemek dışında kalan hava moleküllerini de ısıtmaz, böylece enerjisini verimli kullanmış olur. Ayrıca mikrodalga fırın içerisindeki yemeğin katmanları arasında sıcaklık farkı yoktur. Çünkü ısı yemeğin tüm moleküllerini aynı anda ısıtır ve enerjilerini artırır. Isının iletim yoluyla dıştan içe doğru gitme zorunluluğu yoktur. Ayrıca mikrodalga fırınların iç sıcaklığı oda sıcaklığına eşittir. Yani yemeğin kabuk tutmasına imkân yoktur.
Tabii ki radyo dalgalarıyla ısıtmanın da bir sınırı vardır, örneğin kalın yiyeceklerde ısının içe ulaşması daha zor olmakta, bazı yiyeceklerde ısının toplandığı noktalar olmaktadır. Ancak bu dezavantajlar, fırının sağladığı faydaların yanında küçük ölçekli olarak kalır.
Sonuç olarak mikrodalganın pişirme yöntemi her bölgeye eşit şekilde ve tüm atomları hareketlendirerek olmaktadır, mikrodalga iletim yoluyla ısıtma yapmamaktadır, büyük bir buluş olmasını da bunlara borçludur.

Enerji

Mikrodalga fırınlar normal fırınlara oranla çok daha az enerji harcamaktadırlar. Örneğin elektrikli bir fırın 1000-2000 Watt’lık elektrik gücü tüketirken, mikrodalga fırınlar yalnızca 300-500 Watt’lık bir güçle çalışırlar. Mikrodalga fırnın az enerji harcamasının sebebi, kullanılan neredeyse tüm enerjinin ısıtılacak nesnede absorbe edilmesidir. Elektrikli fırında ise fırının içi ve yiyeceğin konduğu kap da gerekmediği halde ısıtıldığından gereksiz enerji harcanır.