Popularnym i szeroko rozpowszechnionym przykładem zastosowania mikrofal w sprzęcie powszechnego użytku jest kuchenka mikrofalowa. Jak sama nazwa wskazuje, za podgrzewanie posiłków w niej odpowiedzialne jest promieniowanie mikrofalowe. Działa ono głównie na obecne praktycznie w każdej potrawie cząsteczki wody, ale także na oleje i cukry.

Jak to się dzieje, że potrawy się nagrzewają?

Kuchenka mikrofalowa nagrzewa potrawy będące dielektrykami (izolatorami, charakteryzującymi się bardzo słabym przewodnictwem elektrycznym), których cząsteczki są dipolami powstałymi w wyniku strat dielektrycznych wywołanych mikrofalami. Dipolami są cząsteczki wody i w mniejszym stopniu tłuszczów oraz wielu innych substancji zawartych w żywności, ale nie cząstki ceramiki i wielu tworzyw sztucznych, gdyż nie podlegają one takiemu nagrzewaniu. W polu elektrycznym na dipol działa para sił elektrycznych dążąca do ustawienia dipolu wzdłuż pola elektrycznego poprzez obrócenie go.

W zmiennym polu elektrycznym o częstotliwości mikrofal energia fal zwiększa prędkość i energię obrotową dipoli, głównie cząsteczek wody. Obracające się szybciej cząsteczki kolidują z pobliskimi cząsteczkami niebędącymi dipolami, przyspieszając ich obroty, wibracje lub inne ruchy bezładne, tj. przekazując im część własnej energii termicznej. Pochłonięta energia (ciepło) stopniowo rozprzestrzenia się w żywności, podobnie jak przez kontakt z cieplejszym ciałem.

Czym różni się nagrzewanie mikrofalowe od zwykłego?

Nagrzewanie mikrofalami różni się od klasycznego nagrzewania przez kontakt tym, że ciepło wydziela się w całej objętości poddanego mu ciała, a nie na jego powierzchni lub powierzchni naczynia. To dzięki temu można szybciej nagrzać potrawę. Energia mikrofal jest na tyle mała, że nie zmienia ona struktury substancji w żywności. Zjawisko to znacząco wpływa na równomierność wzrastania temperatury i skrócenie procesu grzania w porównaniu do klasycznego grzania powierzchniowego z przenikaniem ciepła przez kolejne warstwy potrawy/produktu.

Oddziaływanie promieniowania mikrofal na żywność jest krótkotrwałe. Szybka przemiana na efekt cieplny powoduje, że potrawa jest relatywnie krótko napromieniowana. Co więcej, metalowa konstrukcja oraz specjalne ekrany eliminują możliwość przedostania się promieniowanie elektromagnetycznego poza obudowę. Kuchenki mikrofalowe AGD są w pełni bezpieczne, nie trzeba obawiać się przebywania obok działającej kuchenki mikrofalowej.

Dobór częstotliwości mikrofal

Płynna woda z powodu bardzo silnego tłumienia drgań nie ma wyraźnego maksimum rezonansowego, lecz pochłania silnie fale elektromagnetyczne w dość szerokim zakresie częstotliwości mikrofalowych. Częstotliwość mikrofal kuchenki musi mieścić się w tym zakresie i jest wynikiem kompromisu pomiędzy dostępnymi częstotliwościami w paśmie ISM a głębokością wnikania fal (która jest odwrotnie proporcjonalna do stopnia ich pochłaniania). Przy częstotliwości 2,45 GHz cząsteczki wody drgają na tyle szybko, by zapewnić dobre pochłanianie, a tym samym i szybkie ogrzewanie potrawy, a mikrofale wnikają w głąb produktu w zależności od zawartości wody w ogrzewanym produkcie.

Wpływ używania mikrofalówki na wartość odżywczą potraw

Każdy proces obróbki termicznej, taki jak gotowanie, smażenie, pieczenie, czy podgrzewanie mikrofalami, skutkuje spadkiem poziomu wartości odżywczych w pożywieniu. Wysoka temperatura jest głównym czynnikiem, który odpowiada za rozkład lub utratę aktywności wielu substancji. W sposób szczególny narażone są na to witaminy. Innymi przyczynami zmniejszenia właściwości odżywczych żywności może być czas obróbki oraz woda, która wypłukuje cenne substancje.

Do witamin najbardziej wrażliwych na wysoką temperaturę należą A, C, E, a także witaminy z grupy B. Ciekawym może wydać się fakt, że praktycznie wszystkie te substancje poddane działaniu mikrofal są tracone w mniejszym stopniu niż podczas tradycyjnej obróbki cieplnej. W przypadku witamin B1 oraz B2 straty są mniejsze aż o 50%! Biorąc pod uwagę B12, sytuacja jest jednak inna. W wyniku podgrzewania surowego mięsa wołowego lub wieprzowego promieniowanie mikrofalowe wywołuje konwersję tej witaminy do jej nieaktywnych biologicznie produktów. Spadek poziomu B12 w daniu poddanemu działaniu mikrofal plasuje się na poziomie 30-40%, co stanowi o ok. 10% więcej niż przy gotowaniu, bądź smażeniu.

Porównanie utraty cennych substancji podczas tradycyjnej obróbki termicznej i z wykorzystaniem mikrofal na przykładzie czosnku pokazuje, że 1 minuta grzania w mikrofali niszczy tyle samo wartościowych związków, co 45 minut podgrzewania metodą konwencjonalną.
Korzystnym wydaje się grzanie tłuszczy i olejów. Ograniczony dostęp tlenu i światła przyczynia się do powstawania mniejszej ilości nadtlenków, a także eliminuje tworzenie się szkodliwego akrylamidu, który w warunkach normalnych wydziela się przy smażeniu lub pieczeniu w temperaturze powyżej 180 stopni.

Firma MICRO-ACTIV COMPONENTS realizuje doradztwo, projektowanie i wykonawstwo urządzeń wykorzystujących grzanie mikrofalowe w placówkach żywienia zbiorowego, takich jak stołówki, restauracje, automatyczne urządzenia vendingowe. Ponadto w naszej ofercie znajdziesz szeroki wybór elementów używanych w różnych systemach i urządzeniach wykorzystujących mikrofale, takich jak diody mikrofalowe, falowody, anteny, czy generatory. Skontaktuj się z nami, jeśli chcesz wiedzieć więcej!