Mikroaaltouuni

Mikroaaltouuni , mikroaaltouuni - sähkölaite , jonka avulla voit lämmittää vettä sisältäviä aineita sähkömagneettisen säteilyn vuoksi desimetrialueella (yleensä taajuudella 2450 MHz ) ja on suunniteltu ruoan nopeaan kypsentämiseen , lämmittämiseen tai sulattamiseen .

Teollisuudessa näitä uuneja käytetään kuivaamiseen, sulatukseen, muovien sulattamiseen, liimojen kuumentamiseen, keramiikan polttamiseen jne. Joissakin teollisuusuuneissa säteilytaajuus voi muuttua (ns. englantilainen variable Frequence microwave, VFM ).  

Toisin kuin klassisissa uuneissa (esimerkiksi uunissa tai venäläisessä uunissa ), ruokaa lämmitetään mikroaaltouunissa paitsi kuumennetun kappaleen pinnalta, myös sen tilavuuden kautta, joka sisältää polaarisia molekyylejä (esimerkiksi vettä ), koska radioaallot tietyllä taajuudella tunkeutuvat ja imeytyvät elintarvikkeisiin noin 1,5 - 2,5 cm syvyyteen pinnasta. Tämä lyhentää ruoan kuumennusaikaa; Mikroaaltouuneissa keskimääräinen kuumennusnopeus on 0,3–0,5 °C sekunnissa.

Kuinka se toimii

Uunissa tapahtuu polaarisia molekyylejä sisältävien aineiden dielektristä kuumennusta . Sähkömagneettisten aaltojen sähkökomponentti kiihdyttää molekyylien liikettä dipolimomentilla , ja molekyylien välinen vuorovaikutus johtaa sähkömagneettisen säteilyn absorptioon ja aineen lämpötilan nousuun.

Useimmat kotitalouksien mikroaaltouunit toimivat taajuudella 2450 MHz, ja jotkin teolliset mallit Yhdysvalloissa toimivat 915 MHz:llä. Taajuus valitaan käytännöllisistä ja suunnittelusyistä.

• Taajuuden on oltava veden absorptiospektrin sisällä (se on leveä ja vaihtelee lämpötilan mukaan; käytännön näkökulmasta mielenkiintoisella alueella absorptio kasvaa taajuuden mukana);
• Toisaalta radioaaltojen tunkeutumissyvyyden lämmitettyyn kohteeseen tulisi olla useiden senttimetrien alueella (mitä pienempi taajuus, sitä suurempi tunkeutumissyvyys [1] );
• Säteilylähteen - magnetronin  - teholla 500 W tai enemmän on oltava hyväksyttävä hyötysuhde, kustannukset, mitat;
• Taajuuden tulee olla sallitulla radiotaajuuskaistalla. Tässä tapauksessa ISM-alueeristettiin vuonna 1947 [2] pian mikroaaltouunin keksimisen jälkeen.

Uunin teho

Kotitalouksien mikroaaltouunien teho vaihtelee 500 - 2500 W ja enemmän. Lähes kaikissa kotitalousuuneissa käyttäjä voi säätää lämmitykseen käytettävää tehoa. Tätä varten edullisissa uunimalleissa lämmitin ( magnetroni ) kytkeytyy asetetun tehoarvon mukaan ajoittain päälle ja pois, muuttaen keskimääräistä syötetyn energian määrää (tätä menetelmää käytetään laajalti myös monissa muissa lämmityslaitteissa, esimerkiksi silitysraudat , lämmittimet ).

Laite

Magnetron-mikroaaltouunin pääkomponentit:

• metalli , metalloidulla ovella, kammio (johon suurtaajuinen säteily on keskittynyt, esimerkiksi 2450 MHz), johon kuumennetut tuotteet sijoitetaan;
• muuntaja  - magnetronin korkeajännitevirtalähde;
• ohjaus- ja kytkentäpiirit;
• suoraan mikroaaltolähetin - magnetroni;
• aaltoputken säteilyn siirtämiseksi magnetronista kammioon;
• apuelementit:
  • pyörivä pöytä - tarpeen tuotteen tasaiseen lämmittämiseen kaikilta puolilta tai pyörivä antenni uuneissa, joissa on kiinteä pöytä;
  • piirit ja piirit, jotka tarjoavat laitteen ohjauksen ( ajastin ) ja turvallisuuden (estotilat);
  • magnetronin tuuletusjäähdytys ja kammion tuuletus.

Lajikkeet

Rakennetyypin mukaan mikroaaltouunit jaetaan:

• yksin  - vain mikroaaltouunisäteily, ilman grilliä ja konvektiota;
• grillillä - sisältää  sisäänrakennetun sähkögrillin ;
• konvektiolla - erityinen  tuuletin puhaltaa kuumaa ilmaa kammioon, mikä varmistaa tasaisemman paistamisen, kuten uunissa.

Taulukkotyyppi:

• levysoittimen kanssa
• kiinteällä pöydällä.

Ohjaustyypin mukaan mikroaaltouunit jaetaan:

• mekaanisia  - käytetään mekaanisia ajan ja tehon säätimiä,
• painike  - ohjauspaneeli koostuu joukosta painikkeita,
• kosketus  - kosketuspainikkeita käytetään.

Historia

13. kesäkuuta 1941 Trud -sanomalehdessä julkaistiin muistiinpano, jossa kuvattiin erikoislaitteistoa, joka käytti ultrakorkeataajuisia virtoja lihatuotteiden jalostukseen ja joka kehitettiin liittovaltion lihateollisuuden tutkimuslaitoksen magneettiaaltojen laboratoriossa. [3] .

Vuonna 1945 amerikkalainen insinööri Percy Spencer huomasi ensimmäisen kerran mikroaaltosäteilyn kyvyn lämmittää ruokaa ja patentoi mikroaaltouunin. Spencer työskenteli keksinnön aikoihin Raytheonille , tutkalaitteita valmistavalle . Legendan mukaan, kun hän kokeili toista magnetronia, Spencer huomasi, että pala suklaata hänen taskussaan oli sulanut. Toisen version mukaan hän huomasi, että päällekytketyn magnetronin päälle asetettu voileipä oli kuumentunut.

Mikroaaltouunin patenttihakemus jätettiin 8. lokakuuta 1945 . [4] Maailman ensimmäisen mikroaaltouunin "Radarange" julkaisi Raytheon vuonna 1947 , ja sitä ei ollut tarkoitettu ruoanlaittoon, vaan ruoan nopeaan sulatukseen, ja sitä käytettiin yksinomaan armeijassa (sotilaiden ruokaloissa ja sotilassairaaloiden ruokaloissa). Sen korkeus oli suunnilleen yhtä suuri kuin ihmisen pituus, paino 340 kg, teho - 3 kW, mikä on noin kaksi kertaa nykyaikaisen kotitalouden mikroaaltouunin teho. Vuonna 1949 niiden sarjatuotanto alkoi. Tämä liesi maksoi noin 3000 dollaria .

25. lokakuuta 1955 amerikkalainen Tappan Company esitteli ensimmäisen kotitalouksien mikroaaltouunin.

Japanilainen Sharp julkaisi ensimmäisen kotitalouksien massatuotannon mikroaaltouunin vuonna 1962 . Aluksi uuden tuotteen kysyntä oli vähäistä.

Neuvostoliitossa 80- luvun alusta lähtien mikroaaltouuneja on valmistettu tehtaissa:

• ZIL (ZIL-malli) ja Yuzhny-koneenrakennustehdas (Mriya MV-malli)
• Tambovin tehdas "Elektropribor" (malli "Elektroniikka");
• Dneprovskin koneenrakennustehdas ne. Lenin (DMZ) valmisti "Dnepryanka-1" (1990, 32 litraa, magnetroni M-105-1, virrankulutus 1300 wattia, mikroaaltouunin teho 600 wattia, paino 41 kg, hinta 350 ruplaa) [5] ja "Dnepryanka -2" [6] .

Ennustus tieteiskirjallisuudesta

Ruoanlaittoa kuumentamalla mikroaaltouunilla (submillimetri) EM-säteilyllä kuvattiin neuvostokirjailijan Vladimir Vladkon tieteiskirjallisessa tarinassa "4-UKH-4" (myöhemmin uusintapainos nimellä "Wonderful Generator") , joka julkaistiin lehdessä "Znannya" ( "Tieto") vuonna 1934 (nro 18-24) [7]

Tietoturvaongelmat

Sähkömagneettinen turvallisuus

Mikroaaltojen vaikutus ihmiseen vähenee lämpövaikutuksiksi (paikallinen ylikuumeneminen), joka ilmenee palovammoissa ja kaihissa . Neuvostoliiton tutkijat havaitsivat myös psyko-neurologisia vaikutuksia (väsymys, päänsärky) [8] , ei-lämpöaltistuksen syitä ei ole tutkittu [9] .

Ihminen voi tuntea mikroaaltosäteilyä (tunnelämmön) tehotiheydellä 20-50 mW / cm². Pitkäaikainen altistuminen yli 100 mW/cm² tasoille voi johtaa kaihiin ja tilapäiseen hedelmättömyyteen . ANSI-standardi pitää turvallisena tasoa 10 mW / cm², mikroaaltouunien rajaksi on asetettu 1 mW / cm² viiden senttimetrin päässä uunista. Eurooppalainen standardi pitää turvallisena tasona 10 μW / cm² (0,01 mW / cm²) 50 cm:n etäisyydellä uunista [10] . Venäjän normit ( SanPiN 2.2.4./2.1.8.055-96) noudattavat eurooppalaista väestöstandardia [9] ; Mikroaaltolaitteita huoltavan henkilöstön standardit ovat paljon korkeammat.

Mikroaaltouunit täyttävät valmistushetkellä tiukat standardit sekä uunin ulkopuolisen säteilyn että lukitusten suhteen, jotka estävät uunia toimimasta luukun ollessa auki [8] . Ovimateriaalit kuluvat käytössä, joten vanhemmille kiukaille on yleensä korkeampi säteilyraja (ANSI-standardissa 5 mW/cm²). Yhdysvalloissa vuonna 1970 toimitetuista uuneista tehdyt tutkimukset osoittivat, että merkittävä osa (20-30 %) niistä säteili selvästi yli rajan ja tulokset riippuivat suuresti palvelun laadusta [11] .

Käyttövarotoimet

Mikroaaltosäteily ei tunkeudu metalliesineisiin, joten ruokaa ei voida valmistaa metalliastioissa.

Metallipinnoitettuja astioita ("kultareuna") ei ole toivottavaa laittaa mikroaaltouuniin - tämäkin ohut metallikerros kuumenee voimakkaasti pyörrevirroilla , jotka voivat tuhota astiat metallipinnoitteen alueella.

Hermeettisesti suljetuissa astioissa olevia nesteitä ja kokonaisia ​​lintumunia ei saa lämmittää mikroaaltouunissa  - veden voimakkaan haihtumisen vuoksi sisälle syntyy korkea paine, joten ne voivat räjähtää. Samoista syistä ei ole toivottavaa kuumentaa voimakkaasti muovikelmulla peitettyjä makkaratuotteita ( tai lävistää jokainen makkara haarukalla ennen kuumennusta).

Tyhjän mikroaaltouunin käynnistäminen on kiellettyä. Sinun on laitettava siihen vähintään lasillinen vettä [12] .

Mikroaaltouunissa vettä lämmitettäessä tulee myös olla varovainen - vesi voi ylikuumentua eli kiehumispisteen yläpuolelle . Tulistettu neste voi kiehua lähes välittömästi huolimattomasta liikkeestä. Tämä ei koske vain tislattua vettä , vaan myös vettä, joka sisältää vähän suspendoituneita kiintoaineita . Mitä tasaisempi ja tasaisempi vesisäiliön sisäpinta on, sitä suurempi riski on. Jos astiassa on kapea kaula, on suuri todennäköisyys, että kiehumisen alkaessa tulistettua vettä valuu ulos ja polttaa kätesi.

Myyttejä mikroaaltouunista

• Laajalle levinnyt käsitys, että uunimagnetronin taajuus valitaan vesimolekyylin resonanssitaajuuden mukaan, ei pidä paikkaansa - jälkimmäinen on K-kaistalla (18-27 GHz) [13] , kun taas useimmat kotitalouksien mikroaaltouunit toimivat 2,45 GHz:n taajuudella ja jotkin teolliset mallit Yhdysvalloissa - jopa vähemmän, 915 MHz:n taajuudella.
• Mikroaaltoaltistuksen väitetään muuttavan veden ja ruoan rakennetta tehden hyödyllisistä aineista karsinogeenejä. Itse asiassa mikroaaltosäteilyn vaikutus mikroaaltouunissa ei eroa perinteisestä lämmityksestä, eikä mikroaaltojen kuljettama energia riitä suoraan tuhoamaan kemiallisia sidoksia [8] . Vaikka kemistit ovat tutkineet joitain reaktioita (erittäin harvinaisia), joiden kulkuun oletettiin mikroaaltosäteilyn ei-termisen vaikutuksen [14] vaikuttaneen, riippumattomien kokeiden [15] tuloksena havaittiin, että havaittu " ei-lämpövaikutus" lämpövaikutukset selitettiin itse asiassa lämmityksen epähomogeenisuudella, ja hypoteesia ei-termisten mikroaaltovaikutusten esiintymisestä ei vahvistettu. Lisäksi vedellä (paitsi jäätyneellä) nykyaikaisten tieteellisten tietojen mukaan ei voi olla pysyvää rakennetta (katso vastaava artikkeli ).
• Mikroaaltouuneja, joiden ovi on irrotettu, voidaan oletettavasti käyttää armeijassa edulliseen tutkan jäljitelmään (vihollisen pakottamiseksi kuluttamaan kalliita ammuksia tai häiritsevien lentokoneiden resursseja niiden tukahduttamiseen). Yleensä julkaisut viittaavat Serbian armeijan kokemuksiin Kosovossa [16] .

Muistiinpanot

1. ↑ Teknologiakatsaus 3: Mikroaaltouunit Arkistoitu 14. helmikuuta 2019 Wayback Machinessa // University of Michigan 
2. ↑ Kansainvälisen radiokonferenssin asiakirjat (Atlantic City, 1947) - Doc. ei. 1-100 (linkki ei saavutettavissa) 464. Haettu 17. joulukuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 4. maaliskuuta 2016.  (määrätön)   (Englanti)
3. ↑ Anastasia Voskresenskaja. 13. kesäkuuta 1941: Kuka todella keksi mikroaaltouunin Arkistoitu 25. joulukuuta 2014 Wayback Machinessa
4. ↑ US-patentti 2495429, Spencer, Percy L. Arkistoitu 19. maaliskuuta 2022 Wayback Machinessa , "Method of treing foodstuffs", myönnetty 1945-10-08
5. ↑ Käyttöohje "Dnepryanka-1" . Haettu 13. tammikuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 10. tammikuuta 2012. (määrätön)
6. ↑ 6 myyttiä ja 4 faktaa mikroaaltouunista . Haettu 23. marraskuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 24. syyskuuta 2015. (määrätön)
7. ↑ TIETO - NF: tuntimaalaukset - Kirjasto - Argonaut Vsesvitu . Haettu 31. lokakuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 3. marraskuuta 2020. (määrätön)
8. ↑ 1 2 3 Vanhin, 1971 , s. 444.
9. ↑ 1 2 Ivanenko, 2007 .
10. ↑ Koska pistelähteestä tuleva säteily vaimenee etäisyyden neliön myötä, amerikkalaisten ja eurooppalaisten standardien vaatimukset ovat samanlaiset.
11. ↑ Vanhin, 1971 , s. 445.
12. ↑ Kolyada V. Kesytetyt näkymättömät. Kaikki mikroaaltouunista  // Tiede ja elämä . - 2004. Arkistoitu 3. heinäkuuta 2017. (Venäjän kieli)
13. ↑ McGraw-Hill tieteen ja teknologian tietosanakirja. McGraw-Hill, 1992.  (Eng.) s. 328.
14. ↑ Antonio de la Hoz, Angel Diaz-Ortiz, Andres Moreno. Mikroaallot orgaanisessa synteesissä. Lämpöiset ja ei-termiset mikroaaltoefektit. // Chem. soc. Rev., 2005, 164-178.
15. ↑ M. Antonia Herrero, Jennifer M. Kremsner, C. Oliver Kappe. Nonthermal Microwave Effects Revisited: Sisäisen lämpötilan valvonnan ja sekoituksen tärkeydestä mikroaaltokemiassa  (linkki ei saatavilla) .. // J. Org. Chem. 2008, 73, 36-47.
16. ↑ Donald E. Vandergriff. Polku voittoon: Amerikan armeija ja vallankumous inhimillisissä asioissa Arkistoitu 20. tammikuuta 2020 Wayback Machinessa . Presidio Press, 2002, s. 171.

Kirjallisuus

• Pokhlebkin V.V. Mikroaaltouuni // Vuosisadan keittiö. - M . : Polifact, 2000. - 616 s.
• Ivanenko V. P., Musaev A. F., Kuzmin V. V., Dobryakov A. B., Azaev R. A., Zuev N. A. Mikroaaltouunit ja niiden toiminnan turvallisuus  Tieteellinen aikakauslehti NRU ITMO. Sarja "Elintarvikkeiden tuotannon prosessit ja laitteet". - 2007. - Nro 1 . - S. 444-446 .
• Stuart O. Nelson, Ashim K. Datta. Elintarvikemateriaalien dielektriset ominaisuudet ja sähkökenttävuorovaikutukset // Mikroaaltoteknologian käsikirja elintarvikekäyttöön / Ashim K. Datta. - Marcel Dekker, Inc., 2001. - P.  69-114 . — 536 s. — ISBN 0-8247-0490-8 .  (Englanti)
• Ashim K. Datta. Lämmön ja kosteuden siirron perusteet mikroaaltouunissa käytettävien elintarvikkeiden ja prosessien kehittämiseen // Handbook of Microwave Technology for Food Application / Ashim K. Datta. - Marcel Dekker, Inc., 2001. - P.  115-172 . — 536 s. — ISBN 0-8247-0490-8 .  (Englanti)
• Elder, RL Gundaker, WE Mikroaaltouunit ja niiden kansanterveysmerkitys  //  Journal of Milk and Food Technology. - 1971. - Voi. 34 , no. 9 . - s. 444-446 .

Linkit

• Mikroaaltouunin laite ja muotoilu
• Mikroaaltouuni tavaroiden ja tuotteiden laatutietosanakirjassa
• Mikroaaltouunien makro-hölynpölyä: Mikroaaltouunin myyttejä
• Fyysikko - mikroaaltouunien vaaroista

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri tanskalainen Suuri katalaani Hienoa norjalaista Britannica (verkossa) Universalis Universalis
Bibliografisissa luetteloissa	BNF : 11969492v J9U : 987007533697205171 LCCN : sh85084969 NDL : 01181197 NKC : ph115315