Opvarmning af mad i mikrobølgeovn – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Opvarmning af mad i mi...

23. juli 2014

Opvarmning af mad i mikrobølgeovn

Hej Spørg om Fysik
Jeg varmer tit min mad og drikke i mikrobølgeovnen, og i den forbindelse har jeg nogle spørgsmål, som jeg har funderet over på det sidste.

- Plastik kan varmes i mikrobølgeovnen, men kan det også det, hvis det er to lag plastik med vakuum i midten?

- Jeg har hørt meget snak om superheating i forbindelse med opvarmning af vand. Hvis jeg varmer en kop af glas med vand op, hvor glasset har mange indvendige små riller, kan jeg så være sikker på, at der ikke sker superheating? 

Mange tak for hjælpen!

Med venlig hilsen
S

Mikrobølgeovne er blevet noget, som de fleste har i køkkenet i dag, og der produceres millioner hvert år. Kernen er en magnetron, principielt samme type sender som bruges i radaranlæg, bare i en letvægtsudgave.

Opbygning af mikroovn, magnetron øverst tv, den firkantede

Husholdningsovne har normalt indbygget magnetronen i den brede del af ovnen i højre side. Den giver en frekvens på 2,450 GHz (3-4 gange højere end de højeste frekvenser, man sender fjernsyn på fra master) og bølgelængden kan beregnes til 12,24 cm, de fleste ovne sender med 800 W.

Når der er noget i ovnen, og tallerkenen drejer rundt, opstår der tusindvis af forskellige bølgemønstre i ovnen under processen, så alle områder får en passende middelværdi af strålingen. Industrielt bruges der meget kraftigere sendere til produktion af en række kødprodukter f.eks. pølser. De industrielle ovne har normalt lavere frekvenser (større indtrængningsdybde og meget større effekt op til 100 kW).

Magnetron til mikrobølgeovn

Materialer i mikrobølgeovne

Vand har en særlig evne til at opsuge denne stråling, idet strålingen passer med svingninger i ilt-brintatomet i vand. Det gælder så også alkohol, organiske syre, glycerin mm., som har samme gruppe. Smøremidler, olier, benzin, petroleum og andre olieagtige stoffer opvarmes stort set ikke. Faste stoffer (ikke metaller) opvarmes normalt kun, hvis de indeholder magnetiske stoffer som jern eller nikkel. Metaller opvarmes ved hvirvelstrømme, men opvarmning af metal kan ødelægge ovnen i visse tilfælde. Man må derfor undgå metaller i mikrobølgeovnen dvs. metalskåle eller forme, bestik, alufolie, kødnåle. Ser man udladninger i ovnen, bør den straks standses og efterses for metaller, så magnetronen ikke beskadiges.

Indtrængningsdybden er omkring knap 1 cm i vand før energiafsættelsen er halveret. Derfor kan gryderetter, tyk sovs, kartoffelmos osv. ofte være varme i de yderste dele og forholdsvis kolde i midten, ved opvarmning i en mikrobølgeovn, det klares ved at stoppe et par gange under opvarmningen og omrøre. I en kop te opstår der imidlertid strømninger, så den bliver nogenlunde ens opvarmet. I is (vandis) er indtrængningsdybden mange gange større (ca. 20 gange).

Radar magnetron, større end mikrobølgeovne

Når man skal tø frosne fødevarer, skal man derfor bruge mindre opvarmning pr. minut, så varmen når ind til midten og tør det hele på en gang, uden at der dannes vand på overfladen, idet indtrængningsdybden jo så bliver lille. Når man nedsætter effekten sker det normalt ikke ved at senderen sender svagere, men at man sender i en vis procentdel af tiden og venter på temperaturligevægt i resten. Mange ovne har i dag automatprogrammer til optøning, som kun kræver at man angiver massen, som skal tøs (vægten).

Materialer til brug i mikrobølgeovne

Det bedste at anvende i ovnen er plastskåle, som er beregnet til mikrobølger. Man kan også bruge mange typer af porcelæn, pyrexglas, polystyrenbægre, polycarbonat. Der findes plastiktyper, som ikke kan tåle 100  ̽C f.eks. poly ethylen m.fl., som altså ikke er egnet. Uegnede plastiktyper kan smelte, eller der kan gå ild i dem (f.eks. kunstgummi).

Eksempel på strålefordeling

Bemalet porcelæn er ofte uegnet, specielt guldkanter og forgyldninger ødelægges efterhånden. Desuden farver på porcelæn og keramik, som indeholder jernforbindelser og en række andre grundstoffer, kan opvarmes lokalt og blive ødelagt. Man bør ikke bruge ældre værdifuldt porcelæn eller glas i mikrobølgeovne. Mange stel i dag kan tåle at komme i mikrobølgeovne, men det fremgår normalt fra fabrikanten. Der findes særlige keramikfade med indehold af jern, som kan bruges til stegning i mikrobølgeovne.

Et par datoer

1940 Radar blev opfundet på begge sider før anden verdenskrig, men det var Englændernes arbejde, specielt igennem Robert Watson-Watt, der udviklede den, og man brugte siden den af John Randall og Harry Boot i 1940 opfundne magnetronen (ideen er fra 1920).

Mikrobølgeovn til afrensning af vinduer

1946 En radarforsker, som hed Percy Spencer, opdagede opvarmningsevnen i sit laboratorium, hvor han efter sigende smeltede en plade nøddechokolade i sin lomme.
1947-1950 blev det lavet forsøg og udtaget patenter på ovne.
1968 ovnen forelå nogenlunde som i dag.
1978
Japanerne (Oguro) opfinder letvægtsmagnetronen (som vi bruger i dag) og Japanerne laver det endelige design som i dag. De er på dette tidspunkt førende i produktion af mikrobølgeovne.

Plastik med vakuumkappe

Er der ”spejl” dvs. aluminiumsbelægning i vakuummet, bliver det brændt af ved brug i mikrobølgeovnen, samtidigt med at der ikke kommer varme ind i det indre kar. I visse tilfælde har man lidt metal i vakuumrummet til at optage luft. I begge de to tilfælde bliver karret ødelagt ved brug i mikrobølgeovn. Jeg kender ikke jeres kar, men jeg tror ikke, at det bliver bedre ved brug i mikrobølgeovnen. Brug det kun i ovnen, hvis det står i brugsanvisningen, at man kan gøre det. Vil man bruge isolerende kar i ovnen er polystyren (flamingoskum) kar ideelle, så brug dem (kan uden inderbæger kan det kun klare 100 grader i begrænset tid).

Superheating eller stødkogning, det kogende vand sprøjter op ved berøring eller rystning

Superheating kan ske alle steder

Mikroovnen kan være særlig slem blandt de opvarmningsmetoder man normalt anvender, fordi det hele foregår stille og roligt, og man kan nemt overophede. Er man i tvivl, lad væsken stå, og tag efter et par min. et langt stegespid eller noget tilsvarende, og stik det lige ned i overfladen uden at flytte karret med væsken (pas på ansigtet vær i dækning). Det kan normalt forhindres med en spids genstand nede i væsken f.eks. en lille skarp glasstav eller et lille glasskår. Det rillede glas skulle i virkeligheden nedsætte risikoen.

Det er normalt ikke et problem med frisk aftappet vand eller vand med kulsyre. Luftindholdet vil så bevirke kogning (og når væsken koger, skal man altså tage sit glas ud, det kan ikke mere end koge bortset fra at blive overophedet).

I laboratoriet bruger man oftest et lille stykke pimpsten i væsken, for at undgå at få kogende vand og syre i ansigtet. Jeg har Der er en tilsvarende måske værre risiko ved brug af trykkogere, hvis de bruges forkert.

Hvad er mikrobølgeovnen god til?

Mikrobølgeovnen er velegnet til at opvarme mindre portioner, gerne under låg, genopvarme te eller kaffe, smelte chokolade, tø dybfrost i en fart, opvarme færdigretter, fremstilling af bacon, varm kakao, æggestand, smelte smør, bage kartofler (en stor bagekartoffel få min., 2 dobbelt så længe osv.), koge fisk og grøntsager.

Bacon fra mikrobølgeovn på køkkenrulle (opsugning af fedt)

De fleste ting klares indenfor få minutter. Opvarmningstiden afhænger stort set af antal gram vand, der skal opvarmes, ikke af størrelsen af genstanden. Hvad man derimod skal passe på er, at opvarme ikke våde ting, altså ting med lavt vandindhold, f.eks. brændes boller og bagerbrød på ingen tid og giver en masse sod, de skal varmes i en almindelig miniovn. Man kan nemt lave en brand i en mikroovn med forholdsvis tørre ting. Man bør aldrig bruge ovnen uden noget i ovnrummet, da det kan skade magnetronen. Stil et glas med vand ind, hvis man ikke tror, at det man kommer i ovnen bliver opvarmet, og hold øje med det. Levende dyr må aldrig tørres i ovnen.

Påvirkning af smagen

Der har været diskussion om opvarmningen påvirker smagen. Jeg har ikke set noget, som virker som en afgørelse omkring smagen. Vitaminer bliver stort set behandlet, som ved tilsvarende kogetid i alm. vand. Hele æg og fuglelever bør ikke koges i mikroovn (eksploderer), smør og organiske olier skal være i beholdere der kan tåle temperaturen, når olien mm. er varmest.

!! varm ikke tørre ting i mikrobølgeovn

Vurderingen fra eksperter er, at mikroovne er mindre farlige, end en række af de øvrige opvarmningsmuligheder. At der er meget få alvorlige uheld med mikroovne, at de ikke ødelægger maden mere end andre former, og at man (ved dyreforsøg) ikke har kunne konstatere, at forsøgsdyr (rotter) kun fodret med mikromad, har andre skader, sygdomme etc. end en kontrolgruppe uden mikromad. Det er et let og bekvemt hjælpemiddel, men skal som alle andre maskiner, hvor der afsættes energi, behandles med passende omtanke.

Kontroller med mellemrum, at lågen er lige og slutter tæt, hold kanterne ved lågen rene, så der ikke kommer stråling ud. Det kan være farligt at ændre på konstruktionen af ovnen, ovnlågen mm. For at ovnen skal virke optimalt er glasplader der drejer rundt i bunden nødvendig. Går den itu, kan man som oftest købe en ny, men spørg på prisen, det kan være billigere at købe en ny ovn. Lad fagfolk foretage reparationer eller køb nyt.

Med venlig hilsen
Malte Olsen