Mikrotalasne pećnice zagrevaju hranu neverovatno brzo. Hladnu hranu zagreju za nekoliko minuta ili manje. Ali kako funkcioniše ovaj izvrsni pronalazak?

Primena mikrotalasa za zagrevanje nastala je sasvim slučajno. 1946. godine, prilikom razvoja radara za vojne svrhe, tokom jednog od testiranja, utvrđeno je da se pod uticajem mikrotalasa čokolada, koju je jedan od zaposlenih imao u džepu, potpuno istopila. Vrlo brzo, nakon toga došlo je do razvoja upotrebe mikrotalasa u civilne svrhe.  Zbog svojih karakteristika potražnja mikrotalasnih pećnica je vrtoglavo rasla da bi već 1975. godine premašila broj prodatih konvencionalnih pećnica na električnu struju. Danas se prodaje preko 30 miliona komada novih mikrotalasnih pećnica, godišnje.

Mikrotalasna pećnica, za razliku od klasičnih električnih pećnica, hranu zagreva uz pomoć mikrotalasa. Šta su to mikrotalasi? Mikrotalasi su elektromagnetni talasi, kao što su i radio-talasi koji se kroz prostor kreću brzinom svetlosti. Mikrotalasi u ovoj pećnici su kraći od radio-talasa ali duži od infracrvenog zračenja. Mikrotalasi koji se koriste za zagrevanje hrane su dužine oko 12cm. Na ovoj talasnoj dužini mikrotalasi se lako apsorbuju u većinu namirnica. Najčešće korišćena frekvencija mikrotalasa je 2.45 GHz. Talase na toj frekvenciji najlakše se apsorbuju voda, masnoće i šećer, što su i najčešći sastojci hrane.

E sada, postavlja se pitanje a kako mikrotalasi greju hranu? Ključ je u karakteristikama molekula koji se nalaze u hrani, konkretno molekula vode. Molekul vode nije simetričan u smislu elektriciteta. Sa jedne strane je naelektrisan pozitivno a sa druge strane negativno. Jedan molekul vode izgleda kao glava Miki Mausa. Možete zamisliti negativno naelektrisan atom kiseonika kao Mikijevo lice i dva manja, pozitivno naelektrisana atoma vodonika, kao Mikijeve uši.

Kada se taj molekul stavi u elektromagnetno polje pozitivni i negativni kraj molekula vode pokušava da se poravna sa tim elektromagnetnim poljem.

S obzirom da se u mikrotalasnoj pećnici polje menja 2,5 milijardi puta u sekundi i mikijeva glava, odnosno molekul vode se rotira napred – nazad isto toliko puta. Kako se molekuli vode okreću napred – nazad, sumanutom brzinom javlja se trenje između njih i ostalih molekula. Čim postoji trenje postoji i toplota. Ovako ponašanje svih molekula vode u hrani brzo zagreva celu masu hrane. Frekvencija mikrotalasa od 2.45 GHz je optimalna, jer je vreme potrebno za oscilaciju elektromagnetnog polja u skladu sa vremenom koje je potrebno da se molekul vode rotira za 180 stepeni. Praktično, molekuli se rotiraju najvećom mogućom brzinom.

Princip grejanja hrane u mikrotalasnoj pećnici zasniva se na sposobnosti rotacije molekula. Ovo nameće određena ograničenja na vrstu hrane koja se može zagrejati. Naprimer led. Led je čvrst i zato se njegovi molekuli ne mogu rotirati, pod uticajem mikrotalasa, tako lako kao u tačnoj vodi. Dakle, led se ne može efikasno zagrevati u mikrotalasnoj pećnici. Takođe, hrana koja u sebi ima malo vode neće se efikasno zagrevati jer će manje molekula rotirati i time preneti manje kinetičke energije na hranu. Upravo, ova osobina kod nekih materijala je korisna. Materijali kao staklo ili određene vrste plastike mogu se koristiti kao posude u kojima se hrana zagreva.

Tehnički, ovo je jednostavno rešeno. Svi delovi u mikrotalasnoj se mogu podeliti na tri grupe. Delove koji proizvode mikrotalase, regulator i delovi zaduženi za siguran rad mikrotalasne pećnice.

Najvažniji deo grupe za proizvodnju mikrotalasa je svakako magnetron, element koji proizvodi mikrotalase. Transformator, visokonaponski kondenzator i visokonaponska dioda su ostala tri elementa ove grupe koja stvaraju uslove za rad magnetrona.

Mikrotalasi proizvedeni u magnetronu usmereni su na rotirajući tanjir. Jedna od karakteristika mikrotalasa je da se oni odbijaju od metalne ploče. Komora za zagrevanje hrane u mikrotalasnoj pećnici je izrađena od metala, tako da se mikrotalasi odbijaju od njene površine i preklapaju u unutrašnjosti komore sve dok se ne apsorbuju u hranu i predaju joj energiju koja se transformiše u toplotnu energiju. Rotirajući tanjir u mikrotalasnoj pećnici služi da bi se hrana ravnomerno zagrevala. Ako bi hrana bila fiksna pojavila bi se topla i hladna mesta na hrani.

Ali kako onda mikrotalasi ne prolaze kroz staklo na vratima? Staklo je ustvari sendvič od stakla, metalne rešetke i još jednog sloja stakla ili plastike. Metalna mreža je tako napravljena da su rupe znatno manje od talasne dužine mikrotalasa. Ona je neprozirna za mikrotalase i za njih se ponaša kao ogledalo od koga se oni reflektuju nazad u komoru za zagrevanje hrane. To je kao kada bacite tenisku loptu u žičanu ogradu. Pošto su rupe u ogradi manje od prečnika lopte ona ne prolazi kroz ogradu već se odbija od nje. Sa druge strane rupice u metalnoj rešetki na vratima omogućava gledanje hrane za vreme grejanja, što je, priznaćete, jako zabavno.

Druga grupa, koja kontroliše rad grupe za proizvodnju mikrotalasa je kontroler koji u određenim periodima vrši uključivanje i isključivanje magnetrona. Podešavajući “snagu” zagrejavanja mi, ustvari, regulišemo periode rada generatora mikrotalasa. Niža snaga znači da će pauze između rada generatora biti duže. Nasuprot tome, maksimalna snaga znači da generator mikrotalasa radi stalno, bez pauze. Kontroler može biti mehanički i o novije vreme sve više digitalni.

Treću grupu čini niz prekidača i osigurača koji isključuju rad mikrotalasne pećnice kada se vrata otvore, ako se temperatura podigne iznad kritične vrednosti ili ako se pojavi prevelika struja u strujnom kolu. Ova grupa postoji zbog naše bezbednosti. Mikrotalasi su korisni i nisu štetni samo ako su unutar mikrotalasne pećnice. Njihov izlazak napolje može biti opasan za nas. Iz toga razloga je posvećena velika pažnja bezbednom radu i postojanju velikog broja prekidača koji će prekinuti rad mikrotalasne pećnice ukoliko dođe do nepravilnog rada.

Brzina kuvanja hrane u mikrotalasnoj pećnici je ono što je potisnuloo konvencionalne električne peći u ovoj bespoštednoj borbi. Razlog ovome je u samom principu zagrevanja hrane. Kod konvencionalne električne peći hrana se zagreva na površini i toplota se postepeno kreće ka sredini. Mikrotalasi prodiru nekoliko cm u unutrašnjost hrane. Trenje svih molekula vode koji su zahvaćeni mikrotalasima počinju da greju hranu. Evidentno je da je površina koja je zahvaćena grejanjem veća kod mikrotalasne pećnice pa je time i brzina grejanja veća.

Zbog čega još uvek koristimo konvencionalne električne pećnice? Kod mikrotalasne pećnice 30-50% snage se pretvara u toplotu na magnetronu i transformatoru. I pored tolikih gubitaka snage na toplotu koja se izduvava iz mikrotalasne pećnice ona je i dalje ekonomičnija od konvencionalne pećnice, u najvećem broju slučajeva. Kod obične električne pećnice energija se troši na zagrevanje posude, pećnice, vazduha i sl. i ne zavisi od količine hrane, dakle može se posmatrati kao fiksni trošak. Dok je kod mikrotalasne pećnice potrošnja direktno zavisi od količine hrane. Nameće se zaključak da postoji količina hrane preko koje je efikasnije koristiti konvencionalnu pećnicu. Ovo je i glavni razlog zbog čega ne bi trebalo koristiti mikrotalasnu pećnicu za spremanje veće količine hrane.

Na kraju ovog teksta da kažemo nešto o opasnostima u radu mikrotalasne pećnice o kojima moramo da vodimo računa. Ono što je važno znati da se metalni predmeti ne smeju koristiti u mikrotalasnoj pećnici. Mikrotalasi reflektovani od metalnog predmeta se vraćaju u magnetron što izaziva njegovo pregrevanje i znatno mu smanjuje vek trajanja. Naročito su opasni oštri ili tanki metalni predmeti. Takvi metalni predmeti se mogu jako zagrejati i izazvati požar.

Takođe, nije dobro da mikrotalasna pećnica radi prazna jer generator mikrotalasa radi bez opterećenja. S obzirom da se ništa ne apsorbuje, svi talasi se odbijaju i time akumuliraju. Ovo može dovesti do oštećenja magnetrona, odnosno kvara mikrotalasne pećnice.

U mikrotalasnoj pećnici je moguće zagrejati čistu tečnost, kao što je voda iznad tačke ključanja, ukoliko ne postoje centri za stvaranje balončića, kao što je prašina ili nepravilnosti u samoj posudi u kojoj se voda zagreva. Ovo se dešava zbog toga što je zagrevanje, relativno ravnomerno. Pregrejana tečnost iz mikrotalasne pećnice može se izliti iz posude kao vulkan i uzrokovati opasne opekotine na koži ako dođe u dodir za njom. Za pokretanje ovog “vulkana” dovoljne su tek blage vibracije koje se stvore prilikom vađenja posude iz mikrotalasne pećnice. Ovaj fenomen se može sprečiti stavljanjem plastične kašike u posudu za vreme grejanja.