ماکروویو

مایکروویو یا واژهٔ اشتباه رایج آن ماکروفر، گونه‌ای اجاق است که از طریق تابش الکترومغناطیسی ریزموج، با به جنبش درآوردن آب و دیگر مولکول‌های قطبیده در غذا گرما ایجاد می‌کند و سبب می‌شود که غذا در مدت زمان کوتاهی بپزد.

فرکانس امواج مایکروویو از امواج مرئی کم‌تر است. پس یعنی انرژی کم‌تری دارد. مولکول‌ها هم مانند بقیه اجسام فرکانس طبیعی دارند. فرکانس طبیعی آن‌ها، فرکانس ارتعاش کاتوره‌ای آن‌هاست. این یعنی امواج (هنگامی که فرکانس آن‌هادر محدوده فرکانس طبیعی مولکول باشد) می‌توانند دامنه حرکت مولکول‌های قطبی را بیش‌تر کنند و کمی به شدت نوسان مولکول‌ها اضافه کنند. این نوسان‌های کوچک، می‌توانند تبدیل به نوسان‌های بزرگ‌تر شوند. البته مولکول‌ها پیچیده‌تر از این حرف‌ها هستند و کار کردن با فرکانس طبیعی آن‌ها مشکل است. با این حال امکان محاسبه فرکانس طبیعی مولکول‌های دو اتمی وجود دارد که چند تا از آن‌ها نشان داده شده‌است.

این فرکانس‌ها همگی در محدوده امواج فروسرخ‌اند. امواج الکترومغناطیس، در واقع از یک جفت موج الکتریکی و مغناطیسی عمود بر هم ساخته شده‌اند. مولکول آب هم یک مولکول قطبی است. دلیل قطبی بودنش هم این است که اتم اکسیژن الکترونگاتیوی بیش‌تری دارد. یعنی الکترون‌ها را بیش‌تر جذب می‌کند و برای همین، هر مولکول آب، یک قطب مثبت و یک قطب منفی دارد. وقتی یک مولکول قطبی در یک میدان الکتریکی قرار می‌گیرد، تمایل دارد که در جهت میدان سمت‌گیری کند. حالا اگر این میدان به صورت موج باشد، دائما جهت مولکول عوض می‌شود. فرکانس امواج اجاق مایکروویو، ۲٫۴۵ گیگاهرتز ( ۲٫۴۵×۱۰^۹ Hz ) است. این فرکانس به فرکانس طبیعی مولکول‌های آب نزدیک است. در نتیجه مولکول‌های آب در اجاق، دائما در حال تغییر جهت‌اند. این تغییر جهت باعث شکسته شدن پیوند بین مولکول‌ها می‌شود. در آخر انرژی موج، به انرژی گرمایی تبدیل می‌شود و بنابراین، آب موجود در غذا گرم و در نتیجه غدا گرم می‌شود. فلزات این امواج را بازتاب می‌کنند. بنابراین درون اجاق مایکروویو، امواج دائما درحال رفت و برگشت هستند و غذای درون آن را گرم می‌کنند. به همین دلیل، غذاهای آبکی بیش‌تر گرم می‌شوند ولی ظروف پلاستیکی و شیشه‌ای اصلا گرم نمی‌شوند (مگر اینکه توسط غذا گرم شوند). امواج مایکروویو توسط وسیله‌ای به نام ( magnetron) تولید می‌شود.

برای اینکه این امواج در همه جهات اطراف غذا پخش شوند، غذا معمولاً بر روی یک میز چرخان می‌چرخد. در مدل‌های قدیمی تر هم از یک پروانه فلزی با تیغه‌های مورب برای پخش کردن امواج استفاده می‌شد. بدون چرخاندن غذا یا پخش کردن امواج، بعضی از نقاط غذا گرم نمی‌شود. چون امواج با این فرکانس، طول موجی معادل ۱۲٫۲۵ سانتی‌متر تولید می‌کنند که اگر به شکل این موج‌ها نگاه کنیم، هر ۶٫۱۲۵ سانتی‌متر، امواج ثابت هستند و با رفت و برگشت موج، مولکول‌های این نقاط تکان نمی‌خورند و گرم نمی‌شوند. با قرار دادن لایه یکنواختی از پنیر کف اجاق، بدون میز چرخان، میتوان این نقاط را دید.

– تاریخچه :

اسپنسر شخصی بودکه این ایده را در سال 1945 به ثبت رساند. تکنیک های امواج میکروویو در اصل برای ملزومات نظامی توسعه پیدا کرد. هدف از طراحی و ساخت میکروویو رادار، ناوبری، و ارتباطات در طول جنگ جهانی دوم بود. پس از جنگ، وپس از گذشت مدتی از زمان صلح استفاده از میکروویو توسعه پیدا کرد، و تولیدسیستم های مایکروویو را همچون اجاق های مایکروویو خانگی و تجاری در برگرفت. از سال 1991، در آمریکای شمالی حرارت میکروویو بعنوان یک  وسیله محبوب در خانه ها بشمار می رود.

مقدمه :

در فرایند با روش میکروویو انرژی مربوطه به صورت تابش الکترومغناطیسی در فرکانس های میکروویو بر روی ماده متمرکز میگردد وپس از جذب شدن توسط اجزاء خاصی در ماده حرارت تولید میشود. نظر به اینکه فرکانس های مربوط به میکروویو در نزدیکی فرکانس های رادیویی ورادار قرار دارند این فرکانس ها میتوانند در امور ارتباطات مشکل ایجاد کنند از این جهت طبق مقررات و توافق های بین المللی فرکانس های خاصی از میکروویو انتخاب و تعیین شده اند که باید از آنها استفاده شود. در مورد مواد غذایی فرکانس های تصویب شده 915 و 2450 مگا هرتز دارای بیشترین کاربرد می باشند.

مکانیسم اثر :

• دو مکانیسم اصلی در تولید گرما در مواد دی الکتریک توسط میکروویو وجود دارد :

1- قطبش یونی  قطبش یونی زمانی رخ می دهد که یونها در محلول در پاسخ به یک میدان الکتریکی به حرکت در می آیند. انرژی جنبشی توسط میدان الکتریکی  به یون ها منتقل  میشود.این یون ها در اثربرخورد با یون های دیگر، انرژی  جنبشیشان به انرژی گرمایی تبدیل میشود.

• 2- چرخش دو قطبی

  در حالت چرخش دو قطبی مولکول هایی که در ماده غذایی ماهیت قطبی دارند تحت تاثیر چنین نوسانی در میکروویو قرار می گیرند و آنها نیز برای آنکه هم اهنگ و همسو با این نوسان باشند سریعا وضعیت قطبهای خود را تغییر می دهند و دائما جابه جایی قطب ها صورت میگیرد.این تغییر وضعیت که در اثر حرکت مولکولها به وجود می آید ایجاد اصطکاک میان مولکول ها و در نتیجه تولید حرارت در ماده را به همراه دارد . در مواد غذایی اب ، پروتئین ها ، و کربوهیدرات ها ترکیبات اصلی و مشخصی هستند که می توانند تحت اثر میکروویو قرار بگیرند.

به طور کلی مواد مختلف یا اجزاء موجود در ماده غذایی به سه صورت در مقابل میکروویو عمل می کنند:

• موادی که میکروویو را جذب میکنند : در چنین وضعی انرژی الکترومغناطیسی میکروویو تبدیل به انرژی حرارتی می شود و از این طریق درجه حرارت ماده مربوطه افزایش می یابد . هر اندازه جذب انرژی میکروویو بیشتر باشد میزان افزایش حرارت بیشتر بوده و از طرفی از نفوذ میکروویو به درون نیز کاسته میگردد.از این عمل جذب میکروویو و کاهش انرژی آن تحت عنوان فاکتور افت یاد میشود و میزان آن در مواد و اجزاء مختلف متفاوت می باشد. هر چه میزان رطوبت و نمک در یک ماده غذایی بیشتر باشد مقدار نفوذ میکروویو در آن کمتر خواهد بود .
• موادی که میکروویو را از خود عبور می دهند : این مواد را به طور کامل یا نسبی در مقابل میکروویو شفاف میگویند برای مثال یخ در مقایسه با اب نسبت به میکروویو شفاف تر است.یعنی جذب میکروویو توسط یخ و تبدیل ان به حرارت کمتر بوده و از این نظر میکروویو نفوذ بیشتری به درون ماده یخ زده دارد. به این ترتیب فاکتور افت در مورد یخ نسبت به اب کمتر می باشد.
• موادی که میکروویو را نه جذب کرده و نه باعث عبور و انتقال ان می شوند بلکه فقط ان را منعکس می کنند : مانند فلزات

سیستم های تولید و استفاده از میکروویو

متداولترین وسیله که برای تولید میکروویو مورد استفاده قرار میگیرد مگنترون نامیده می شود. مگنترون متشکل از لوله فلزی داغی است که الکترون های آزاد تولید میکند و به منزله کاتد میباشد.این لوله در داخل حلقه ای که در مقام آند می باشد قرار گرفته است .در ساختمان این حلقه ، حفره ها و فضاهایی خالی وجود دارند. الکترون هایی که از طرف کاتد به سمت آند می آیند در این حفره ها جذب میشوند و انرژی خود را به صورت فوتون از دست می دهند و به این ترتیب موج الکترومغناطیسی یا میکروویو تولید میگردد.میکروویو تولید شده توسط تعدادی الکترومغناطیس به طرف لوله هدایت کننده موج (موج بر) هدایت میگردد و به وسیله این لوله به اتاق یا محفظه حرارت دهنده ماده غذایی منعکس و منتقل می شود.

کاربرد میکروویو در صنعت مواد غذایی

• خشک کردن : اساسا خشک کردن توسط میکروویو یک روش ملایم برای خشک کردن ماده غذایی محسوب می شود و از این نظر برای مواد حساس به حرارت میتواند مطلوب باشد. در خشک کردن با میکروویو خصوصیات حسی و کیفیت تغذیه ای ماده بهتر حفظ میشود و عمل سخت شدن قشری نیز صورت نمی گیرد. اما هزینه زیاد و پائین بودن مقیاس خشک کردن توسط میکروویو در مقایسه با روش های متداول خشک کردن باعث محدود شدن این روش برای مواد گران قیمت یا مواد با رطوبت کم و یا کاهش رطوبت تا حد رطوبت نهایی در موادی که قبلا بخش اعظم رطوبت انها در سیستم های خشک کننده دیگر گرفته شده است می گردد.
• گرمایش مجدد : فرآيندگرما دهی جهت افزايش دمای اولیه ی ماده غذايی يا محصول فرايند شده  به بالاتر از دمای محیط است.
• پخت و پز : اولین موفقیت تجاری استفاده از انرژی مایکروویو درصنعت پخت بود. جدای از حفظ بهتر ویتامین ها و مواد مغذی، تاثیر اساسی بر روی حجم قطعات پخته شده توسط مایکروویودارد.  مقدار به  دست آمده ، از این طریق 25-30 درصد بیشتر از استفاده از روش پخت کلاسیک است .بدون انکه اختلاف قابل تشخیصی در طعم داشته باشد.
• نقطه ضعف اصلی پخت مایکروویو ، عدم تشکیل پوسته و قهوه ای شدن سطح غذاهای پخته شده است. در مورد نان،یک منبع انرژی دیگر برای ایجاد رنگ مورد نظروبافت پوسته لازم است .
• یخ زدایی مواد غذایی منجمد: میکروویو می تواند عمل آب کردن یخ را به سرعت و به نحو مطلوبی در مورد مواد غذایی منجمد با اندازه های متعارف انجام دهد.ولی چنانچه اندازه ماده کاملا بزرگ باشد ( مثل لاشه بزرگ گوشت ) کار آب کردن یخ گوشت نمی تواند به نحو مطلوبی انجام شود زیرا در این حالت در قسمت هایی از ماده آب قابل توجهی به وجود می اید که چون فاکتور افت آب از یخ بیشتر است این وضع می تواند به افزایش حرارت در حد ایجاد حالت پختگی در ان قسمتها منتهی گردد.
• ملایم کردن مواد غذایی منجمد : در این روش درجه حرارت ماده از -20°c تا حدود -2°c افزایش داده می شود به گونه ای که تغییر حالت یخ به آب بسیار محدود بوده و از نظر حرارتی نیز آسیب در خور توجهی به ماده وارد نگردد .
• پاستوریزاسیون : در عمل پاستوریزاسیون معمولا به حرارتی حدود 60_80 درجه نیاز است که میکروویو به خوبی می تواند این حرارت را فراهم کند. در حالی که این عمل را بطور سریع ، یکنواخت و بدون ایجاد آسیب حرارتی در ماده انجام میدهد
• استریلیزاسیون : از نظر استریلیزاسیون در صورتی که ماده مورد نظر جزء مواد اسیدی باشد حرارت تولید شده توسط میکروویو می تواند نقش استریل کننده داشته باشد. اما در مورد مواد غیر اسیدی که حرارت های بالاتر (110-140درجه ) مورد نیاز است عمل حرارت دادن با میکروویو باید تحت فشار انجام شود.
• آنزیم زدایی : در این روش کار آنزیم زدایی به سرعت انجام میشود و بر خلاف روش های آنزیم زدایی توسط آب یا بخار نشت یا خروج بعضی از اجزاء به بیرون از ماده صورت نمی گیرد. و به قسمتهای خارجی یا سطحی ماده نیز آسیب حرارتی وارد نمیگردد.اما هزینه آنزیم زدایی با میکروویو بیشتر از هزینه مربوطه در روش های آنزیم زدایی متداول است.همچنین به دلیل تبخیر آب از سطح ماده که با سرد شدن این قسمت همراه می باشد این آنزیم زدایی میتواند به طور غیر یکنواخت انجام شود و از این نظر کارایی آن کاهش یابد.
• بسته بندی : در کاربردهای غذایی میکروویو موضوع بسته بندی مواد نیز حائز اهمیت است . در حال حاضر تمام مواد پلیمری و مواد کاغذی و شیشه ای که برای این منظور استفاده میشوند در مقابل میکروویو شفاف هستند.البته چون مواد کاغذی دارای یون های متحرک و مقداری آب میباشند ممکن است میکروویو را جذب کرده و گرم شوند اما مقدار این جذب بسیار اندک و قابل چشم پوشی است. همچنین در مواردی که آب به صورت بخار در می اید و از ماده خارج می شود باید وضعیت بسته بندی به گونه ای باشد که اجازه خروج این بخار را از درون بسته بدهد زیرا در غیر این صورت بسته می ترکد.

مزایای استفاده از حرارت مایکروویو

• كيفيت بالاي محصول در طعم و مزه و بافت ومحتويات تغذيه ای
• سرعت بالای روشن و خاموش كردن .
• بهره وری حرارتي بالا (بهره وری80 درصد یا بالاتررا می توان به دست اورد)
• هزینه تعمیر و نگهداری پایین سیستم؛
• گرمایش ساکت وعدم تولید گاز خروجی
• طراحی كامل و مناسب برای تمييز كردن

مضرات تشعشات مایکروویو

کاهش مواد مغذی در غذاها :

1- اگرچه هر نوع پخت‌وپزی مقداری از مواد مغذی غذاها را از بین می برد، اما استفاده کنندگان از میکروویو باید مطلع باشند که پخت وپز غذا با میکروویو نیز می تواند ارزش غذایی موادغذایی را کاهش دهد. ویتامین B12 عنصری مهم برای تشکیل گلبول های قرمز خون می باشد و به حفظ سلامت سیستم اعصاب کمک می کند. بنابراین کسانی که به طور دائم از میکروویو استفاده می کنند، باید ویتامین B12 مورد نیاز بدن خود را از راه های دیگر به دست آورند. همچنین پخت سبزیجات با آب در میکروویو، ارزش غذایی آنها را 74 تا 97 درصد کاهش می دهد و اگر از آب برای پخت سبزیجات استفاده نشود، ارزش غذایی آنها بیشتر حفظ می شود.

2 – کاهش ایمنی پخت غذا با برخی ظروف در مایکروویو : ظروفی که در تهیه آنها آهن و فلز به کار رفته است، از جمله مواردی می باشند که استفاده از آن در ماکروویو ممنوع است، زیرا ظروف فلزی به عنوان رسانای جریان الکتریکی عمل کرده و زمانی که گرم می شوند، ممکن است خطراتی را ایجاد کنند (انواع ظرف های فلزی مانند انواع سینی، فویل های آْلومینیومی، ظروف با دستگیره های فلزی و … از جمله ظروفی هستند که استفاده آنها در ماکروویو بسیار خطرناک می باشد)

3- ابتلا به بیماری ها : برخی معتقدند استفاده از مایکروویو احتمال ابتلا به انواع سرطان را در افراد زیاد می کند. شاید علت اینکه برخی افراد میکروویو را سرطان زا می دانند این باشد که می گویند برخی مواد شیمیایی موجود در ظروف، در اثر حرارت میکروویو وارد مواد غذایی شده و موجب سرطان زا شدن غذا می شود. بنابراین استفاده کنندگان از میکروویو باید از ظروف مخصوص ماکروویو برای گرم کردن یا پختن غذا استفاده کنند.

4- خطر تابش اشعه به بیرون از محفظه : برخی نگرانی ها در مورد نشت امواج  از اجاقهای میکروویو وجود دارد معمولا گفته می شود به گونه ای طراحی شده که وقتی درب باز باشد برق آن قطع می شود امواج میکروویو در صورتی  ممکن است به بیرون نشت پیدا کند  که درب  آن کاملا بسته نباشد و یا آسیب دیده و خراب باشد.

نتیجه گیری

امروزه استفاده از اجاق میکروویو یک راه مناسب برای ذوب،طبخ یا گرم کردن مجدد  غذاها را فراهم می کند. بسیاری از مطالعات برای سنجش ایمنی و همچنین امکان فقدان مواد مغذی در ارتباط با پخت مایکروویو انجام شده است.به منظور ارزیابی ایمنی و همچنین امکان از دست دادن مواد مغذی بهترین شواهد در دست حاکی از آن است که استفاده از امواج میکروویو برای پخت غذاها ایمن بوده و از نظر کیفی مشابه با پخت با روش های معمولی می باشد.

بازدیدها: 205