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電磁爐和微波爐的加熱原理

科技 更新时间:2024-11-17 13:01:13

電磁爐和微波爐的加熱原理(電磁波典型應用)1

微波爐是一種使用微波波段的電磁波加熱物體(主要是極性分子,例如水)的家用或工業生産用電器。

曆史使用微波來烹饪食物的方法是首先由任職雷神公司的培西·史賓賽想到的,培西·史賓賽過去為公司建造雷達設備的磁電管。一天他在一個啟動的雷達設備上工作時,突然發覺自己放在口袋裡的花生巧克力融化了。經培西·史賓賽的思索和研究,發現他的巧克力是被微波所融化,所以認為磁控管也能用來烹饪。

1960年代,利頓電子公司設計了一種磁控管,将其應用于微波爐中,但利頓公司并未把微波爐的市場設想為家庭。而佐佐木正治認為這項技術可以用于家用烹調,并說服日本早川公司(即夏普公司的前身)實踐他的想法,當然雖然這是一項新科技,實際上以物理學的角度看,電磁波早就在烹饪當中使用了,就是點燃爐火的紅外光熱能來加熱食物,不過微波的加熱形式更方便,在1962年人類烹饪革命的微波爐開始大規模生産。

工作原理

如果一些物體(比如液态水)含有電極性分子并且這些分子可自由震蕩,那麼它們可被微波爐加熱。當這些物體被置于微波傳播空間中,在微波高頻振蕩(微波爐常采用2.45 GHz的微波)的電磁場作用下,物體中的電極性分子(尤其是水分子,可強烈地對微波作出響應)的方向會随振蕩電場一起振動,一個分子的固有電磁場被改變并影響鄰近分子,于是分子的振動便在分子之間傳遞開去,分子振動就是内能,增加内能就是加熱,微波能令物質中的内能增加,也即是能令物質加熱。雖然非電極性分子也會因電場産生一些位移極化,但這本身對内能幾乎沒有貢獻。有的食物本身就有自由的電極性分子,因此可以被微波直接加熱;其他食物隻要與水均勻混合,也可以通過水間接地被微波加熱。另外,有說微波加熱是分子共振的結果,這是錯誤的,水分子的共振頻率為1THz以上。

有些情況下,微波加熱可以做到由内而外,即内部溫升比表面快。例如内部有較多水分而表面較幹,這樣内部加熱就會比表面快;又例如内部的熱容量比表面低,内部溫升就比較快。但并不是所有食物被微波加熱時都有此情況出現。

效率

微波爐隻能将其耗用的部分電能轉為熱能,以一個1100W的微波爐為例,一般隻有700W的微波産生,效率為64%。雖然産生微波的效率不高,但因為微波加熱不會浪費熱能于器皿上,也較小在空氣中散失,所以仍有不差的效率。

使用須知

容器和包裝

  • 雖然說放入金屬一般來說可行,但不宜将折疊的金屬放在微波爐中。折疊的金屬在微波加熱的情況下會産生電弧(藍色火花),當微波使金屬累積電能,捏成一團的金屬使電流跳過空隙,并産生電弧。如:用鋁箔折成的小球放在微波爐加熱時,表面出現火花。此爆閃的現象對現代微波爐而言不容易産生危害,但仍有風險且使用金屬容器會影響加熱效果。

  • 平面的金屬若置于微波爐中亦不可碰到爐壁,否則電流經爐壁傳回磁控管,并使磁控管熔化,引緻短路。

  • 不可将保鮮膜與食品一起加熱。若使用保鮮膜,應選擇“不含有PVC”或“可用于微波爐加熱”者,并避免直接碰觸到食物。PVC經加熱會釋放出氫氯酸和塑化劑,污染食物。

  • 目前塑膠材質中,盛裝食物進行微波加熱之材質為食品級聚丙烯(PP)材質,其他材質不建議使用,以避免中毒及釋出有毒物質。

食物

  • 使用微波爐加熱脂肪含量高的食物,如:含有大量脂肪的豬肉時,應在容器上方加上蓋子,以免脂肪因過熱噴離肉類至爐内部。

  • 不可把帶殼的全蛋直接入微波爐烹調,因為蛋殼不透氣,加熱會因内部氣壓增加造成爆裂。而加熱去殼雞蛋,應用針、筷子等刺破蛋黃,否則高溫加熱時也會爆裂噴濺。但對熟蛋來說,即便刺破蛋黃,因為蛋黃不流動,氣化的水分子不一定可以由刺破的孔逃出,也有爆裂的可能;也有可能因為水的體積膨脹速度趕不上水逃出蛋的速度而爆裂。但有刺破的蛋爆裂威力通常不大,不會造成危險。

  • 加熱液體時應避免單獨入微波爐加熱,要放置攪拌棒等以助熱能釋放,加熱後不應立即取出,以免暴沸灼傷。一般放進家用自來水單獨加熱會沸騰,因為其中含有少許雜質,但蒸餾水在加熱超過沸點後仍然不沸騰,一旦受到擾動則會暴沸。

  • 嬰兒食品禁止使用微波爐加熱,中國農業大學食品學院營養與食品安全系副教授範志紅表示,這主要是為了避免加熱不均勻帶來的營養素損失,也避免過高的溫度可能産生有害物質。因為嬰兒對營養素的需求是非常嚴格的,身體的解毒能力也遠未發育完全。

  • 微波烹饪對于高水分食品如粥、飯、面條、牛奶、蔬菜等是合适的。而脂肪含量高水分含量低的食物,如堅果、奶酪、五花肉等,用微波爐加熱時由于溫度上升快而容易焦煳。

其他
  • 留意時間上限問題。

  • 醫學界的确禁止使用普通微波爐融化冰凍的血漿,原因在于用普通微波爐加熱時,血液制品因受熱不均勻,容易出現局部過熱。而血液一旦溫度升高到40℃以上就會出現溶血,嚴重的溶血反應可以導緻身體組織死亡,危及患者生命。這種醫療事故并非是微波加熱本身會産生毒性。

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