Микробранова печка

Микробранова печка – апарат во домаќинството кој служи за одмрзнување, подгревање и готвење на храна со голема содржина на вода.  Во печката, енергијата на микробрановите, преку молекулите на водата кои се составен дел на храната која се подготвува, се пренесува на околината и така доаѓа до загревање „одвнатре“.

Основни одлики
Корисната зафатнина, просторот во кој се подготвува храната, во просек се движи околу 20 литри, а моќноста на печката е околу 1 000 вати. Клучна компонента на микробрановата печка е магнетронот кој емитува микробранови во внатрешноста на печката. Со оглед дека зрачењето е насочено, лесно доаѓа до локално прегревање.  Истото најлесно се избегнува така што подлогата со храната се врти и така сите делови рамномерно се изложуваат на зрачење.  Во текот на работата магнетронот форсирано се лади, па околу печката секогаш треба да се остави доволно простор за слободна циркулација на воздухот. Бидејќи магнетронот секогаш зрачи со иста моќност, регулацијата се постигнува со повремено вклучување и исклучување на магнетронот.  Печката има тајмер со кој се избира автоматско исклучување после одредено време, но најмногу до 60 минути. Окното на печката на предната врата е прекриено со метална мрежичка која со останатите метални ѕидови образува Фарадеев кафез.  Со тоа, во голема мерка, се спречува „линеењето“ на зрачење вон печката и се овозможува безбедна употреба на печката.

Историја
Готвењето на храна со помош на микробранови го открил Перси Спенсер во текот на изградбата на една радарска постројка. Додека работел со вклучен радар забележал нешто многу чудно. Слатката од кикирики во неговиот џеб почнала да се топи. Бидејќи бил човек од акција и веќе имал 120 патенти, брзо ги сфатил можностите. Првото јадење кое намерно се греело со микробранови биле пуканки, а потоа јајце (кое на експериментаторите им експлодирало в лице). Моментално пуканките во Северна Америка скоро исклучиво се подготвуваат во микробранови печки, дури има и посебно копче „пуканки“ кое служи за посебно подготвени кесички на пченка. Старите методи со жежок воздух и пукање се веќе заборавени.

Во 1946 година, Рејтеон го пријавил патентот за микробраново готвење, а веќе во 1947 година е направена првата печка. Димензиите биле импозантни, висина од скоро 2 метра и тежина од околу 340 килограми, со моќност од околу 3 kW. Првите примероци во продажба се појавиле во 1954 година. Имале моќност од 1600 W, а коштале од 2 000 до 3 000 долари.

Првиот голем продор на пазарот забележан е во САД во 1975 година кога биле продадени милион парчиња и оттогаш микробрановата печка сè повеќе се гледа во кујните. Се проценува дека денес 95% од американските домаќинства имаат микробранови печки.

Физички основи
Микробрановите се електромагненти бранови, како што се радиобрановите или светлината. Името го добиле затоа што нивните бранови должини се значително пократки од оние на радиобрановите,  во микробрановите печки брановите должини се 12,45 см што е микро во однос на десетиците и стотиците метри колку што изнесуваат брановите должини на радиобрановите.  Во микробрановите печки честотата на брановите е 2450 мегахерци (2,45 гигагерци) . Тоа значи дека во одредена точка во просторот електричното поле ја менува ориентацијата околу две милијарди пати во секунда. Овие честоти се од ист ред на големина како вртежните честоти на малите молекули во течностите што е клучна особина за нивната примена во печките.

Микробрановата печка работи на принципот на диелектрично загревање. Поларизираните молекули, како оние на водата, настојуваат да се ориентираат во насока на локалното електрично поле (бидејќи така ја намалуваат потенцијалната енергија) и ако електричното поле осцилира, молекулите ќе го следат. Во тоа следење молекулите на водата ја преземаат енергијата од променливото електрично поле и ѝ ја предаваат на околината преку внатрешното триење во течноста. Значи енергијата на микробрановите можат да ја апсорбираат само поларизираните молекули. Со други зборови, микробрановите делуваат на молекулите на водата, забрзувајќи ја нивната ротација што резултира со зголемување на температурата. Неполаризираните или слабо поларизираните молекули, на пример маслото, не се осетливи на промените на електричното поле, па следствено не можат ни да ги апсорбираат микробрановите и не придонесуваат активно во процесот на готвење. Затоа намирниците во кои нема вода не можат да се готват во микробранова печка.

Готвење
Поголемиот број намирници содржат вода, па молекулите на водата со апсорпција на микробранови стануваат локални извори на топлотна енергија. Така, за разлика од готвењето во топлински печки (шпорети на дрва, струја или гас) каде топлината однадвор продира во материјалот, овде топлината се создава во материјалот. Заради тоа во микробрановите рерни храната не загорува и не се создава кора при печењето. Микробрановите рерни се особено погодни за подгревање на храна (супа, чорба, сарма, пире...) директно  во чинија, освежување на бајат леб, варење џем без мешање при варењето, за печење компири во лушпата, подготовка на кремови, пудинзи и филови за торти.  Готвењето во микробранова рерна е можно и пожелно без маст и масло (кое прска), па овозможува диетална исхрана. Не е дозволено да се подготвуваат јајца во лушпата бидејќи експлодираат. Готвењето во микробранова печка е побрзо, поекономично, храната при тоа губи помалку витамини.  При готвењето  во ваква рерна се врши и стерилизација бидејќи молекулите во микроорганизмите исто така зрачат топлина.

Во микробрановата печка не смее да се користат метални садови, туку садови од стакло и керамика.

Готвење џем
Готвењето џем е далеку поедноставно. Стаклен сад, килограм овошје, 400 до 600 грама шеќер во зависност од видот на овошјето и 20 минути готвење. Џемот благо се промешува само еднаш после 10 минути готвење. Занимливо е дека овој џем не може да загори како при готвењето на класичен шпорет, а покрај тоа и осетливото овошје, кајсиите на пример, остануваат во поголеми парчиња, т.е. не се оштетува со стално мешање како при класично готвење. Исто така се готви без конзерванси и може веднаш да се употребува.

Занимливости
Во мразот молекулите на водата имаат ограничена можност за ротација, па мразот слабо ги апсорбира микробрановите. Затоа одмрзнувањето намирници мора да се врши полека бидејќи во спротивно слојот на површината кој делумно се стопил наголемо би бил спремен пред средината на намирниците да се одмрзне.

Куриозитет е извонредната ефикасност на микробрановите печки за правење пуканки. Пченкарното зрно за пуканки има јака и непропусна опна низ која водената пареа не може да помине, па кога водата во зрното под влијание на микробрановите ќе испарува, во зрното доаѓа до пораст на притисокот под кој зрното експлодира. Меѓутоа заради огромната вискозност на содржината, зрното не се разлетува, туку останува во едно пенесто парче – пуканка. Ова не е случај со костенот и јајцето во лушпа, тие би се разлетале на сите страни.

Предности и мани на микробрановите печки
Добра страна на микробрановите печки е тоа што штедат енергија (енергијата не се растура на греење лонци и тенџериња) како и брзината на готвење бидејќи топлината се создава во самиот објект. Исто така добра страна на микробрановите печки е што храната може да се грее во керамички, стаклени, пластични, па дури и во картонски садови.

Лоша особина е што не може да обезбеди рамномерно загревање и што не може да ги загрее намирниците над точката на вриење (100 °C).

Иако уредот се нарекува печка (или рерна) во него храната се вари (значи битно е присуството на вода), а не се пече. Тоа е главната заблуда (очекувањето печката да пече) заради што микробрановите печки кај нас наидуваат на неоправдано голем отпор.

Вратата на микробрановите печки мора секогаш да биде затворена, бидејќи микробрановото зрачење е опасно за човечкото здравје.

Ефикасност на микробрановата печка
Микробрановата печка само дел од влезната електрична енергија ја претвора во микробранова енергија. Вообичаена микробранова печка за широка потрошувачка троши 1.100 W електрична енергија за да произведе 700 W микробранова енергија, ефикасност од 64%. Останатите 400 W се дисипација во топлина, главно во магнетронската цевка.

Дополнителна примена
Бидејќи микробрановата печка сепак зрачи и кон надворешноста, се проучувале идеи таа енергија да се искористи. Веќе е реализиран полнач на батерии за мобилни телефони кои се поставуваат во близина на микробрановите печки за да ја користат „избеганата“ микробранова енергија. Се разбира, тие работат само додека е вклучена печката.

Наводи

Надворешни врски

 Percy Spencer
 Health physics society: microwave oven safety
 How microwaves and microwave ovens work 
 How a microwave oven works 
 "Why do grapes spark in the microwave?" MadSci Network
 Microwave chemistry pages Microwaves applied to chemistry
 Superheating and microwave ovens

Категорија:Кујна
Категорија:Апарати за домаќинството
Категорија:Американски пронајдоци