เตาอบไมโครเวฟ

เตาอบไมโครเวฟ () เป็นอุปกรณ์เครื่องครัวชนิดหนึ่ง ให้ความร้อนแก่อาหารโดยคลื่นไมโครเวฟ

ประวัติ 
แนวความคิดในการใช้ คลื่นไมโครเวฟ ในการให้ความร้อนแก่อาหารนี้ ค้นพบโดย เพอร์ซี สเปนเซอร์ (Percy Spencer) ซึ่งทำงานที่บริษัทเรธีออน (Raytheon) ในขณะกำลังสร้าง แมกนีตรอนสำหรับใช้ในระบบเรดาห์ วันหนึ่งในขณะที่เขากำลังทำงานอยู่กับเรดาห์ที่กำลังทำงานอยู่ เขาได้สังเกตเห็นแท่งช็อกโกแลต ในกระเป๋าเสื้อของเขาละลาย อาหารชนิดแรกที่อบโดยตู้อบไมโครเวฟ คือ
ข้าวโพดคั่ว และ ชนิดที่สองคือ ไข่ ซึ่งเกิดระเบิดขึ้นในขณะทำการทดลองอบ

ในปี ค.ศ. 1946 เรธีออน ได้จดสิทธิบัตรกระบวนการใช้คลื่นไมโครเวฟในการอบอาหาร ต่อมาในปี ค.ศ. 1947 เรธีออนก็ได้ผลิตเตาอบไมโครเวฟเครื่องแรก เพื่อการพาณิชย์ ชื่อ Radarange ซึ่งมีขนาดใหญ่ สูงถึง 6 ฟุต (1.8 เมตร) และ หนัก 750 ปอนด์ (340 กิโลกรัม) โดยใช้น้ำเป็นระบบระบายความร้อน และ ให้กำลัง 3000 วัตต์ ซึ่งสูงกว่าเตาอบไมโครเวฟที่เราใช้กันทุกวันนี้ ถึง 3 เท่า การประดิษฐ์นี้ประสบความสำเร็จทางการตลาดมากจนในที่สุด เรธีออนได้ซื้อบริษัท อมานา (Amana) เพื่อทำการผลิต ผลิตภัณฑ์ชุดอุปกรณ์เครื่องใช้ในครัวเรือนอื่นๆ

มีบริษัทอื่นๆ อีกมากเริ่มผลิตเตาอบไมโครเวฟนี้ ออกสู่ตลาด ซึ่งในช่วงแรกนี้ผู้ผลิตส่วนใหญ่เป็นบริษัทที่ทำงานทางด้านการทหาร เนื่องจากเป็นบริษัทที่มีความชำนาญทางด้าน แมกนีตรอน ในช่วงปี ค.ศ. 1970 เทคโนโลยีทางด้านนี้ได้พัฒนาไปมากจนกระทั่ง ราคาของเตาอบไมโครเวฟนี้ตกลงอย่างรวดเร็ว และ เตาอบไมโครเวฟ ก็ได้กลายมาเป็นอุปกรณ์หลักหนึ่งในครัวเรือน

รายละเอียด 
เตาอบไมโครเวฟ ประกอบด้วย:
 แมกนีตรอน
 ส่วนควบคุมแมกนีตรอน (โดยทั่วไปใช้ ไมโครคอนโทรลเลอร์)
 ท่อนำคลื่น หรือ เวฟไกด์ (waveguide)
 ช่องสำหรับอบอาหาร
 กรงฟาราเดย์
 ประตูตู้

เตาอบไมโครเวฟ ให้ความร้อนกับอาหารโดยการ แผ่คลื่นย่านความถี่ไมโครเวฟ โดยปกติจะใช้ ช่วงความถี่ 2.45 จิกะเฮิรตซ์(GHz) (หรือ ความยาวคลื่น 12.24 เซนติเมตร) ผ่านเข้าไปในอาหาร. โมเลกุลของน้ำ ไขมัน และ น้ำตาล ที่อยู่ในอาหารจะดูดซับพลังงานของคลื่นที่ผ่านเข้าไปและเกิดเป็นความร้อนขึ้น ในกระบวนการที่เรียกว่า การเกิดความร้อนในสารไดอีเล็กตริก (dielectric heating) เนื่องจากโมเลกุลส่วนใหญ่นั้นเป็นโมเลกุลที่มีขั้วไฟฟ้า คือ มีประจุบวก และ ประจุลบที่ขั้วตรงกันข้าม เมื่อคลื่นไมโครเวฟ ซึ่งเป็นสนามไฟฟ้าผ่านเข้าไป โมเลกุลเหล่านี้ก็จะถูกเหนี่ยวนำและหมุนขั้วเพื่อปรับเรียงตัวตามสนามไฟฟ้าของคลื่น และคลื่นนี้เป็นสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงสลับไปมาจึงส่งผลให้โมเลกุลเหล่านี้หมุนกลับไปมา ทำให้เกิดความร้อนขึ้น การให้ความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟนี้จะมีประสิทธิภาพการเกิดความร้อนสูงสุด ในการให้ความร้อนแก่น้ำ และ ประสิทธิภาพต่ำ เมื่อให้ความร้อนแก่ ไขมัน น้ำตาล และ น้ำแข็ง การให้ความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟนี้ มักจะมีการให้คำอธิบายที่ผิดว่าเกิดจาก การสั่นพ้องของโมเลกุลน้ำ (การสั่นพ้องของโมเลกุลน้ำ ซึ่งเกิดได้ที่ความถี่ที่สูงมาก ในช่วง หลายสิบจิกะเฮิรตซ์ เท่านั้น

ช่องสำหรับอบอาหารนั้นจะถูกล้อมไว้ด้วยกรงฟาราเดย์ เพื่อกักไม่ให้คลื่นหลุดลอดออกมาสู่ภายนอก ประตูตู้นั้นส่วนใหญ่จะเป็นกระจก ซึ่งจะมีชั้นที่เป็นลูกกรงทำด้วยสารตัวนำไฟฟ้าสำหรับกันคลื่น เนื่องจากข่ายลูกกรงนี้มีขนาดความกว้างของช่องเล็กกว่า ความยาวคลื่น คือ 12 เซนติเมตร คลื่นไมโครเวฟจึงไม่สามารถลอดผ่านออกมาได้ ในขณะที่ แสงสว่างผ่านลอดออกมาได้เนื่องจาก แสงมีความยาวคลื่นที่สั้นกว่ามาก

ผู้ประกอบอาหารมืออาชีพ นั้นจะไม่นิยมใช้เตาอบไมโครเวฟในการทำอาหาร โปรดดูรายละเอียดเพิ่มเติมที่ การทำอาหารด้วยเตาอบไมโครเวฟ (Microwaving)

ในยุคปัจจุบันที่ โครงข่ายคอมพิวเตอร์แบบไร้สาย (wireless computer network) นั้นเริ่มได้รับความนิยมกว้างขวางขึ้น ปัญหาของการรบกวนจากคลื่นของเตาอบไมโครเวฟนั้นก็เริ่มเป็นปัญหาที่ได้รับความสนใจมากขึ้น เตาอบไมโครเวฟนั้นสามารถกวนการติดต่อสื่อสารของโครงข่ายคอมพิวเตอร์แบบไร้สายได้เนื่องจาก เตาอบไมโครเวฟนั้นผลิตคลื่นไมโครเวฟในย่านความถี่ 2450 เมกะเฮิรตซ์ ซึ่งเป็นย่านความถี่เดียวกับที่ใช้ในโครงข่ายคอมพิวเตอร์แบบไร้สาย ดังนั้นเตาอบไมโครเวฟจึงอาจรบกวนสัญญาณของเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบไร้สายได้

ประสิทธิภาพ 
เตาอบไมโครเวฟ นั้นไม่ได้แปลงพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดเป็นคลื่นไมโครเวฟ เตาอบไมโครเวฟที่พบเห็นตามบ้านทั่วไปอาจจะกินไฟ 1100 วัตต์ แต่ให้คลื่นไมโครเวฟที่มีกำลังงานเพียง 700 วัตต์ ส่วนอีก 400 วัตต์ที่เหลือนั้นจะสูญเสียไปกับอุปกรณ์ภายในเครื่องในรูปของความร้อน จุดที่มีการสูญเสียมากคือ ในท่อแมกนีตรอน ซึ่งมีประสิทธิภาพต่ำกว่า 100% มาก ในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นคลื่นไมโครเวฟ ส่วนอื่นที่มีการสูญเสียแต่ไม่มากนักคือ หลอดไฟให้แสงสว่าง หม้อแปลงไฟฟ้า พัดลมให้ความเย็นแกแมกนีตรอน มอเตอร์หมุนจานรองอบ และวงจรควบคุม ความร้อนที่สูญเสียนี้ไม่ได้ส่งผ่านให้กับอาหารที่อบ แต่จะถูกถ่ายเทออกมาทางช่องระบายความร้อนสู่ภายนอก ดู ประสิทธิภาพทางไฟฟ้า (Eletrical efficiency)

พลังงานของคลื่นไมโครเวฟที่ถูกสร้างขึ้น จะสูญเสียไปในรูปความร้อนในอาหารที่อยุ่ในช่องอบอาหาร ถ้าหากปริมาณอาหารสำหรับดูดซับคลื่นในช่องอบอาหารนั้นมีน้อย คลื่นไมโครเวฟจะถูกสะท้อนกลับสู่แมกนีตรอน และกลายเป็นความร้อนในอุปกรณ์ส่วนประกอบของแมกนีตรอน ซึ่งทำให้เตาไมโครเวฟนั้นร้อน และอาจเสียหายได้

ความปลอดภัย 
อาหารกึ่งสำเร็จรูปด้วยไมโครเวฟนั้นง่ายและรวดเร็ว แต่อาจมีความไม่ปลอดภัย ดู การทำอาหารด้วยเตาอบไมโครเวฟ

การให้ความร้อนไม่สม่ำเสมอ 
อาหารนั้นจะได้รับความร้อนในช่วงเวลาที่สั้น ดังนั้นจึงอาจทำให้การให้ความร้อนนั้นไม่สม่ำเสมอ อาหารสุกไม่ทั่ว โดยปกติแล้วเตาอบไมโครเวฟนั้นจะใช้ในการให้ความร้อนกับอาหารเหลือ ที่เก็บค้างไว้ ซึ่งการให้ความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอโดยไมโครเวฟนี้ อาจทำลายแบคทีเรียที่เจือปนอยู่ในอาหารไม่หมด และเกิดอาหารเป็นพิษขึ้นได้ การที่ให้ความร้อนไม่สม่ำเสมอนั้น ส่วนหนึ่งจากการกระจายพลังงานของคลื่นในช่องอบนั้นไม่สม่ำเสมอ และอีกส่วนหนึ่งนั้นเกิดจากการที่ส่วนต่างๆของอาหารนั้นดูดซับคลื่นได้ไม่เท่ากัน สาเหตุแรกนั้นสามารถแก้ไขให้ดีขึ้นโดยใช้ตัวกวน ซึ่งเป็นพัดลมสะท้อนคลื่นให้ไปยังส่วนต่างๆของช่องอบ และ การหมุนถาดรองอบ ส่วนสาเหตุหลังนั้น ขึ้นอยู่กับผู้อบอาหารเอง ซึ่งต้องจัดเรียงอาหารให้รับความร้อนสม่ำเสมอ และตรวจสอบ ความสุกของอาหารในขณะทำการอบ

อันตรายฉับพลัน 
การให้ความร้อนแก่ของเหลว ที่อยู่ในภาชนะผิวเรียบด้วยเตาอบไมโครเวฟนี้ สามารถทำให้เกิด ซุปเปอร์ฮีท (superheat) ซึ่งคือปรากฏการณ์ ที่ของเหลวนั้นมีอุณหภูมิ ที่สูงกว่าอุณหภูมิ เดือดของของเหลวนั้นเล็กน้อย โดยที่ไม่ได้มีอาการเดือด ซึ่งอาการเดือดนี้จะเกิดขึ้นอย่างเฉียบพลัน เมื่อของเหลวนั้นได้รับการรบกวน เช่นเมื่อผู้ใช้เตานั้นหยิบยกภาชนะออกจากเตา ซึ่งทำให้เกิดการระเบิดของไอ ลวกผู้ใช้เตาได้ มีความเชื่อที่แพร่หลายว่า ปรากฏการณ์นี้จะเกิดได้กับน้ำกลั่นเท่านั้น ซึ่งไม่เป็นความจริง

ภาชนะปิดสนิท และ ไข่ อาจเกิดระเบิดได้เมื่อให้ความร้อนด้วยเตาอบไมโครเวฟ เนื่องจากความดันที่เพิ่มขึ้นจากไอน้ำภายใน

กระดาษฟอยล์ดีบุก (Tin foil) กระดาษฟอยล์อะลูมิเนียม (aluminium foil) เครื่องเคลือบประดับด้วยโลหะ และ ภาชนะอื่นๆที่มีส่วนประกอบโลหะ อาจทำให้เกิดประกายไฟได้หากให้ความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟ การนำวัตถุที่ทำจากโลหะตันขนาดเล็ก เช่น ช้อนโลหะ เข้าในเตาอบไมโครเวฟ นั้นไม่ทำให้เกิดอันตรายถ้าหากมีอาหาร หรือ น้ำ เพื่อดูดซับคลื่นที่สะท้อนออกจากวัตถุนั้น จะเห็นว่าในเตาอบไมโครเวฟบางรุ่นนั้นจะมีชั้นวางโลหะอยู่ในเตาอบด้วย

อันตรายอื่นๆ

คุณค่าทางอาหาร 
มีกลุ่มรณรงค์ต่อต้านการใช้เตาอบไมโครเวฟในการทำอาหาร ได้กล่าวอ้างถึงอันตรายเนื่องจาก การทำอาหารด้วยไมโครเวฟจะทำให้เกิดการสูญเสียคุณค่าทางอาหารมากกว่าการทำอาหารแบบดั้งเดิม นอกจากนั้นคลื่นไมโครเวฟยังก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของอาหารอีกด้วย แต่อย่างไรก็ตามคำกล่าวอ้างดังกล่าวไม่ได้มีหลักฐานข้อสนับสนุนใดๆ ทางวิทยาศาสตร์

การรั่วไหลของคลื่นไมโครเวฟ 
ตามกฎหมายของประเทศสหรัฐอเมริกานั้นควบคุมการรั่วไหลของคลื่นไมโครเวฟให้มีได้ไม่เกิน 1 mW/cm2 ที่ 5 cm จากเตาอบใหม่ (เตาอบเก่านั้นให้มีได้ 5 เท่า) โดยปกติแล้วโอกาสที่เตาอบไมโครเวฟจะมีคลื่นรั่วออกมาเกินจากปริมาณที่กำหนดนี้จะมีน้อยมาก เพราะตัวเครื่องจะทำด้วยโลหะแล้วต่อลงกราวด์น ลองเปรียบเทียบกับ โทรศัพท์มือถือ (cellular phone) GSM ซึ่งแผ่คลื่นถึง 1 W ที่ 1800 MHz ซึ่งเท่ากับ 2 mW/cm2 ที่ 5 cm ซึ่งอันตรายจากคลื่นจากโทรศัพท์มือถือนี้ ก็ยังไม่เป็นที่แน่ชัด และยังเป็นข้อถกเถียงกันอยู่

ความเชื่อที่ว่า อุปกรณ์เครื่องใช้ในครัวที่เป็นโลหะ เช่น มีด ส้อม นั้นจะสามารถสะท้อนคลื่นกับไปสู่แมกนีตรอน ทำให้ลุกเป็นไฟ นั้นก็ค่อนข้างจะเป็นไปได้ยาก ดูเพิ่มเติมที่ การทำอาหารด้วยเตาอบไมโครเวฟ (microwaving)

เครื่องครัว
เครื่องใช้ไฟฟ้า
สิ่งประดิษฐ์ของสหรัฐ