Niezwykłe wynalazki: Jak powstała i jak działa mikrofalówka?

Kuchenka mikrofalowa, popularnie zwana "mikrofalą" jest obecna w wielu domach. Podgrzewamy w niej pizzę, robimy popcorn, odgrzewamy obiady, a niektórzy potrafią z niej wyczarować prawdziwe kulinarne cuda. Podobnie jak wiele innych wynalazków, tak i ten powstał przez zupełny przypadek. Jej historia jest ściśle związana z radarem i techniką wojskową. Jak zatem powstało to przydatne urządzenie? Jak to się dzieje, że w ciągu kilku chwil jest w stanie odgrzać nam obiad? Dlaczego włożone do niej jajko wybucha?

Historia kuchenki mikrofalowej sięga lat 40-tych ubiegłego wieku, a za jej wynalazcę uważa się Percy'ego Spencera. Spencer był zatrudniony w firmie Raytheon, która zajmowała się między innymi pracami nad wyprodukowaniem radaru przeznaczonego dla wojska. Jednym z jego zadań było ulepszenie magnetronu, jednego z elementów radaru, którzy przekształca energię elektryczną w fale radiowe o długości od kilku, do kilkunastu centymetrów. W 194. roku, podczas prac z magnetronem, Spencer zauważył, że umieszczony w jego kieszeni batonik zaczyna się ogrzewać i roztapiać. Zaciekawiony tym faktem i wiedziony własną intuicją postanowił sprawdzić, jak magnetron oddziaływuje na inne przedmioty, a przede wszystkim na żywność. Percy Spencer eksperymentował z tym, co miał pod ręką. Zauważył, że ziarna kukurydzy wystawione na działanie magnetronu strzelają i zamieniają się w dobrze znany wszystkim popcorn. Eksperymentował również z jajkiem i zauważył, że jajko poddane działaniu mikrofal początkowo zaczyna drgać, a w konsekwencji
eksploduje. Od obserwacji do złożenia patentu nie upłynęło wiele czasu i tak w roku 1947 firma Raytheon wypuściła na rynek pierwszą kuchenkę mikrofalową.

Pierwszy egzemplarz był daleki od tego, co znamy dziś. Kosztował jak na ówczesne czasy fortunę (500. USD) ważył ponad 300 kg i miał wysokość niespełna dwóch metrów. Z racji tego, że zastosowany w urządzeniu magnetron mocno się nagrzewał, musiano użyć skomplikowanego i dość głośnego systemu chłodzenia wodą. Wysoka cena i pokaźne gabaryty sprawiły, że początkowo odbiorcami nowego na rynku urządzenia były w większości restauracje i stołówki.

Jak działa mikrofalówka i dlaczego jajko wybucha?

Sekret działania kuchenki mikrofalowej kryje się w wodzie. Mikrofale o częstotliwości 245. MHz przenikają przez szkło, plastik a także potrawy, jednak przy spotkaniu z wodą dzieje się nieco inaczej. Woda dość silnie pochłania drgania wywołane przez fale radiowe doprowadzając tym samym do rozgrzania potrawy od środka. Innymi słowy, mikrofale wprawiają w silne drgania cząsteczki wody, a drgania te przyczyniają się do silnego wzrostu temperatury. To właśnie dlatego, w tego rodzaju urządzeniu nie uda się nam podgrzać tych rzeczy, które nie zawierają w sobie wody – czy to w formie płynnej, czy też związanej. Nie uda się nam podgrzać plastiku, szkła i wielu innych przedmiotów, natomiast bez najmniejszego problemu podgrzejemy znakomitą większość pożywienia, ponieważ zawiera ono w swoim składzie właśnie wodę.

Dlaczego jajko podgrzane w mikrofalówce wybucha? Kluczem do odpowiedzi znów jest woda. Jeżeli wstawicie na gaz zwykły czajnik z wodą, to w wyniku ogrzewania woda zaczyna wrzeć i powstaje para wodna. Zarówno wrzenie, jak i parowanie powoduje wzrost ciśnienia w naczyniu, dzięki czemu czajnik wyposażony w gwizdek powie nam, kiedy woda została przegotowana. Podobnie, wzrost ciśnienia wewnątrz skorupki jajka prowadzi do wzrostu ciśnienia, a finalnie do jej rozerwania. Możecie taki eksperyment przeprowadzić samodzielnie w domu, jednak po jego wykonaniu musicie się liczyć z długim i żmudnym czyszczeniem waszego urządzenia. Z tego też powodu w kuchenkach mikrofalowych nie wolno podgrzewać żywności w zamkniętych pojemnikach ani butelkach.

Jak łatwo się domyślić, talerz w kuchence nie obraca się dlatego, abyśmy mogli nacieszyć oczy widokiem przygotowywanej potrawy. Magnetron emituje fale, które nie rozchodzą się równomiernie wewnątrz urządzenia. Gdyby talerz się nie obracał, doszłoby do sytuacji, w której część przygotowywanej przez nas potrawy byłaby gorąca, a inna część całkowicie zamrożona. Co prawda, nowoczesne konstrukcje znacznie lepiej i szerzej rozprowadzają mikrofale wewnątrz komory grzewczej, jednak obrót talerza nadal skraca czas potrzebny do podgrzania jedzenia.

Jak najbardziej tak! Jeśli przyjrzycie się drzwiczkom kuchenki, to zauważycie że zamontowano w nich metalową siatkę z bardzo drobnymi oczkami. Mikrofale nie są w stanie przenikać przez metal, a średnia oczek jest znacznie mniejsza od długości stosowanej w kuchenkach fali –. przypomnijmy, że to około 12 cm. Dzięki temu wnętrze kuchenki to swoistego rodzaju klatka Faradaya, która nie przepuszcza żadnego promieniowania na zewnątrz. Kuchenka nie uruchomi się także przy otwartych drzwiach.

Nie istnieją żadne naukowe dowody, które potwierdzałby fakt, iż mikrofale zmieniają budowę chemiczną przyrządzanych w nich potraw. Fale nie są też kumulowane przez potrawy. Szkodliwość jedzenia przygotowywanego w kuchence mikrofalowej wynika raczej z tego, co w nich przygotowujemy, niż jak to przygotowujemy. Mikrofalówki służą najczęściej do przygotowywania żywności wysokoprzetworznej w postaci gotowych do podgrzania dań. Zawierają one bardzo często mnóstwo konserwantów, sodu (soli kuchennej) czy też dużej ilości niezdrowych tłuszczy. Te same potrawy odgrzane w tradycyjny sposób będą tak samo niezdrowe, jak podgrzane przy pomocy mikrofal.