Η Φυσική του Φούρνου μικροκυμάτων - μία πηγή «θαυμάτων».

Όλοι ξέρουμε ότι είναι επικίνδυνο να βάλουμε το χέρι μας σ’ έναν φούρνο μικροκυμάτων εν λειτουργία. Ναι, αλλά γιατί; Ξέρουμε επίσης ότι η θερμοκρασία του φαγητού ανεβαίνει εντός του ομοιόμορφα. Τότε τι χρειάζεται το κάνιστρο περιστροφής; Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε θερμόμετρο για να μετρήσουμε τη θερμοκρασία μέσα στον φούρνο; Κι αν θέλουμε να βράσουμε αβγό, τι κάνουμε; Το νερό για το τσάι στον φούρνο ή στον βραστήρα; Το παγάκι γιατί επιμένει να μη λιώνει; Και τα συστατικά των τροφίμων; Αλλοιώνονται ή όχι; Εκτός όμως από τα χρηστικά ερωτήματα, υπάρχουν και άλλα πιο ευφάνταστα. Όπως: Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε έναν φούρνο μικροκυμάτων για να μετρήσουμε την ταχύτητα του φωτός; Ή: Γιατί επέζησε το μυρμήγκι μετά το μαγείρεμα; Τις απαντήσεις μπορείτε να διαβάσετε στις σελίδες που ακολουθούν.


Ένας φιλοπερίεργος «επιστήμονας της κουζίνας» σίγουρα θα έχει όφελος αν θα μάθει περισσότερα για τον φούρνο μικροκυμάτων. Η δυνατότητα να θερμαίνεις φαγητό με τη βοήθεια μικροκυμάτων διαπιστώθηκε εντελώς τυχαία το 1945. Παρ' όλες τις φήμες ότι οι Γερμανοί στη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου έψαχναν τρόπο να ζεσταίνουν το φαγητό των στρατιωτών με μικροκύματα στο παγωμένο ρωσικό μέτωπο, η συσκευή αυτή οφείλει την ολοκληρωμένη ύπαρξή της στον Αμερικανό Percy Spencer, έναν αυτοδίδακτο μηχανικό και σε μια μπάρα σοκολάτας. Διότι ο Spencer, η σοκολάτα και μια λυχνία Magnetron σε λειτουργία, βασικό κομμάτι για την παραγωγή μικροκυμάτων σε μια διάταξη ραντάρ, βρέθηκαν τυχαία πολύ κοντά. Η πλάκα της σοκολάτας άρχισε να λιώνει στην τσέπη του και εκείνος αντί να σκέπτεται το λερωμένο του ρούχο, προσπαθούσε να καταλάβει την αιτία. Επανέλαβε την όλη διαδικασία με ποπ κορν και όταν αυτό θερμάνθηκε αρκετά, εξαιτίας της υγρασίας στον πυρήνα του, έσκασε με θόρυβο και σκορπίστηκε σε ολόκληρο το εργαστήριο, είχε πια καταλάβει αρκετά για να προχωρήσει σε μια πειραματική διάταξη που έδωσε στην εταιρεία του τελικά τη δυνατότητα εκτός από την ευρεσιτεχνία να κατασκευάσει και τον πρώτο φούρνο μικροκυμάτων, με ύψος 1.80, βάρος 340 κιλά και ισχύ 3 kWatt. Μόλις το 1967 δόθηκαν στην αγορά συσκευές με διαστάσεις και επιδόσεις κατάλληλες επιτέλους για οικιακή χρήση.

Άνιση κατανομή θερμότητας
 
Κάτι που δεν θα μας πουν οι κατασκευαστές είναι πως τα (μικρο)κύματα στο εσωτερικό του φούρνου σε κάποια σημεία ενισχύονται περισσότερο και σε κάποια άλλα είναι πολύ πιο ασθενή, με αποτέλεσμα, ανάλογα και με την ποιότητα της κατασκευής, αλλού να θερμαίνονται περισσότερο οι τροφές και αλλού λιγότερο. Γι' αυτό άλλωστε υπάρχει και το περιστρεφόμενο κάνιστρο όπου τοποθετούμε ό,τι θέλουμε να ζεσταθεί και ο κατασκευαστής προσφέρει έτσι μια πιο ομαλά κατανεμημένη θέρμανση. Αυτό όμως δεν επιτυγχάνεται πάντα. Υπάρχουν εξαιρετικές φωτογραφίες στη διεύθυνση: www.evilmadscientist.com που δείχνουν τη διαφορά σε αρκετές συσκευές. Στις 13.11.2010, από ομάδα Σουηδών τεχνικών (www.testfakta.se) έγιναν μετρήσεις και βρέθηκαν στο ίδιο πιάτο διαφορές θερμοκρασίας ανάμεσα σε δυο σημεία ως και 23 βαθμών Κελσίου. Αυτό σημαίνει ότι αποψύχοντας π.χ. κιμά, μικροοργανισμοί μπορούν να έχουν το καταφύγιό τους στις πιο ψυχρές περιοχές ενώ εμείς νομίζουμε ότι με το πέρασμα της τροφής από τον φούρνο μικροκυμάτων είμαστε εξασφαλισμένοι.

Από μακριά και αγαπημένοι...
 
Τα πιο ψυχρά και τα πιο θερμά σημεία του φούρνου μας πάντως δεν τα βρίσκουμε ψηλαφώντας τον χώρο. Το να βάλουμε το χέρι μας μέσα ενώ ο φούρνος δουλεύει είναι σαν να το ακουμπάμε σε μια αναμμένη εστία. Ακόμη χειρότερο είναι το να πλησιάσουμε πολύ και να κοιτάξουμε μέσα όταν είναι ανοιχτή η θύρα. Το μάτι δεν διαθέτει εκτεταμένο δίκτυο αιμάτωσης που να μπορεί να μεταφέρει μακριά την επιπλέον θερμική ενέργεια και έχουμε καταστροφές σε αυτό. Όταν όμως είναι κλειστή η θύρα μπορούμε να πλησιάσουμε σε μια απόσταση ως και πέντε εκατοστά. Διότι μας προφυλάσσει το πλέγμα στην πόρτα. Αρκεί να είναι άθικτο. Διότι τότε δεν επιτρέπει στα μικροκύματα να διαρρεύσουν έξω από αυτήν.

Τα ανοίγματα του πλέγματος αυτού είναι πολύ μικρότερα από τα 12 εκατοστά, δηλαδή το μήκος κύματος που αντιστοιχεί περίπου σε διαταραχή στα 2.45 GHz. Αν πάντως παρατηρήσουμε παρεμβολές σε άλλες ηλεκτρικές συσκευές στον γύρω χώρο θα πρέπει να βεβαιωθούμε ότι δεν φταίει το τροφοδοτικό και ότι δεν υπάρχει διαρροή μικροκυμάτων από τη θύρα του φούρνου (υπάρχουν ειδικά όργανα μέτρησης για αυτό). Προσοχή όμως διότι σε όσους ανθρώπους έχει τοποθετηθεί βηματοδότης πρέπει να δίνεται η οδηγία να στέκονται μακριά από τις συσκευές αυτές. Μια κάποια διαρροή μπορεί να έχει σοβαρές συνέπειες στη λειτουργία του. Επίσης όπου εμφανίζεται σκουριά στο εσωτερικό μπορεί να είναι αιτία διαρροής λόγω διάβρωσης του μετάλλου.

Γιατί πρέπει να είναι «γεμάτος»
 
Κάτι άλλο βασικό είναι ότι δεν ανάβουμε το φούρνο χωρίς να έχει κάτι μέσα ούτε χρειάζεται προθέρμανση. Όταν λειτουργεί εντελώς κενός, μέρος της ενέργειας επιστρέφει μέσω της κεραίας και του κυματοδηγού, ενός ορθογώνιου κενού στο κέντρο του μεταλλικού σωλήνα (γιατί τα φορτία κυκλοφορούν στην επιφάνειά του), στη λυχνία Magnetron και τη φθείρει. Για σιγουριά μάλιστα μερικοί κατασκευαστές προτείνουν να έχουμε πάντα μέσα ένα μικρό ποτήρι με νερό.

Η «κρούστα» και τα αβγά
 
Όταν πάντως υπάρχει κάτι για ψήσιμο, τα μικροκύματα φθάνουν ως το εσωτερικό και θερμαίνουν αλλά δεν δημιουργούν τη γνωστή σκληρή κρούστα στο εξωτερικό και οι κατασκευαστές είναι αναγκασμένοι να συστήνουν το άλειμμα της επιφάνειας με ειδικές σάλτσες που δίνουν την εικόνα του καλοψημένου(!)
Ο φούρνος μικροκυμάτων όμως δεν είναι η καλύτερη συσκευή για να μαγειρέψουμε αβγό. Χρειάζεται ειδική διαδικασία που είναι τελικά πιο επίπονη από το βράσιμο του σε ένα απλό μπρίκι, ενώ αν το τοποθετήσουμε με το κέλυφος κινδυνεύουμε να γίνει μια μικρή έκρηξη και μάλιστα αφού βγει το αβγό από τον φούρνο, επειδή το εσωτερικό θα θερμανθεί, θα διασταλεί απότομα ενώ το κέλυφος δεν διευρύνεται ανάλογα. Ακόμη και για αβγά μάτια ή ποσέ πρέπει να τρυπήσουμε τον κρόκο. Το ίδιο να κάνουμε για πατάτες, ντομάτες, μελιτζάνες.

Η έκρηξη του... νερού
 
Ο πιο μεγάλος κίνδυνος όμως είναι όταν μερικοί επιμένουν να θερμαίνουν το νερό για τον στιγμιαίο καφέ τους ή το τσάι στον φούρνο των μικροκυμάτων. Τότε υπάρχει ο κίνδυνος ξαφνικά έξω από τον φούρνο, βάζοντας ένα κουτάλι στο νερό ή το σακουλάκι με το τσάι, το καυτό νερό με μια εντυπωσιακή έκρηξη να χυθεί έξω από το κύπελλο και να ζεματίσει τον κάτοχό του. Αυτό εξηγείται εύκολα αν γνωρίζουμε ότι το νερό μπορεί να θερμανθεί και πέρα από τους 100 βαθμούς Κελσίου χωρίς να εξατμιστεί αν δεν υπάρχει κάτι να καταργήσει την... ηρεμία του. Μια φυσαλίδα, μια ανωμαλία στο τοίχωμα του ποτηριού, μια ανατάραξη. Όταν το βγάζουμε και βάζουμε μέσα ένα κουτάλι ή κάτι άλλο έχουμε αυτή την ανατάραξη και απότομη μετατροπή σε ατμό μεγάλης θερμοκρασίας. Έτσι μπορεί να υποστούμε και έγκαυμα αν έλθει σε επαφή με κάποιο σημείο του σώματός μας.

Μεγαλύτερη οικονομία
 
Αν πάντως μπορούμε να αποφύγουμε όλα τα παραπάνω είναι πιο οικονομικό μικρές ποσότητες φαγητού να θερμαίνονται στον φούρνο μικροκυμάτων αντί σε μια θερμαινόμενη εστία (ηλεκτρικό μάτι). Μόνο που το μέταλλο αντανακλά τα μικροκύματα, γι' αυτό δεν ζεσταίνουμε το φαγητό σε μεταλλικά δοχεία διότι με την αντανάκλαση παραμορφώνουν την κατανομή των κυμάτων όπως την έχει σκεφθεί ο κατασκευαστής. Γυαλί, πορσελάνη, χαρτί, ειδικής κατασκευής πλαστικό δεν περιέχουν νερό, δεν αποσπούν θερμότητα από τα μικροκύματα για να ζεσταθούν και θερμαίνεται μόνο το περιεχόμενό τους. Πάντως τα παιδιά πρέπει να μένουν μακριά από όλα αυτά.

«Παίζοντας» με τα κύματα

·    Κάποιος βγάζοντας τον καφέ του από τον φούρνο παρατήρησε ότι κατά λάθος τριγύριζε μέσα εκεί και ένα μυρμήγκι. Δεν έχασε καιρό και ξανακλείνοντας την πόρτα τού χάρισε άλλο ένα λεπτό στον φούρνο αλλά μετά παρατήρησε ότι ήταν ακόμη ζωντανό. Πώς συνέβη αυτό; Προφανώς το μυρμήγκι βρέθηκε επάνω σε κάποιο από τα τοιχώματα ή στην κάτω πλευρά του φούρνου. Εκεί τα μικροκύματα ανακλώνται και η ένταση σε ορισμένα σημεία είναι μικρότερη.
·    Ένα κινητό τηλέφωνο κλεισμένο μέσα σε φούρνο μικροκυμάτων μπορεί να πάρει σήμα; Ναι, μπορεί διότι το σήμα της κινητής έχει πολύ μικρότερο μήκος κύματος και κάποιο έστω και αρκετά ασθενές σήμα που περνάει από τα ανοίγματα στο πλέγμα της πόρτας μπορεί να ενεργοποιήσει ένα ευαίσθητο κινητό. Εμείς βλέπουμε τι γίνεται μέσα στον φούρνο διότι το φως έχει ακόμη μικρότερο μήκος κύματος και έτσι μπορεί να κυκλοφορεί άνετα μέσα από τα ανοίγματα του πλέγματος.
·    Μπορούμε άραγε να βάλουμε ένα θερμόμετρο μέσα σε φούρνο μικροκυμάτων; Δεν έχει νόημα και είναι και επικίνδυνο αν είναι με υδράργυρο. Το πολύ να βάλουμε ένα ηλεκτρονικό μέσα στο φαγητό που θερμαίνουμε. Ο υδράργυρος επειδή είναι μέταλλο διαθέτει πολλά ηλεκτρόνια που μπορούν να κινηθούν ελεύθερα σχεδόν και να αυξηθεί τελικά η θερμοκρασία του τόσο ώστε να σπάσει το θερμόμετρο. Προτού σπάσει ίσως να δημιουργηθεί με τους ατμούς του μια ωραία μοβ λάμψη. Στον αέρα του φούρνου δεν έχει νόημα να πάρουμε τη θερμοκρασία. Άλλωστε τα μόριά του δεν έχουν τριβή μεταξύ τους και γι' αυτό δεν ανεβαίνει εκεί η θερμοκρασία όπως γίνεται λόγω τριβής με τα μόρια του νερού.
·    Πώς μπορούμε να μετρήσουμε την ταχύτητα του φωτός; Στρώνουμε το ειδικό κάνιστρο που περιστρέφεται με κάτι που να είναι όπως εκείνες οι μικρές αραβικές πίτες και το βάζουμε στον φούρνο για λίγο. Όταν το βγάλουμε έχουμε σημεία που είναι περισσότερο καμένα και άλλα όχι. Μετρούμε την απόσταση δυο διαδοχικών πιο καμένων τέτοιων σημείων και τη διπλασιάζουμε. Πολλαπλασιάζουμε με τη συχνότητα 2.4 GHz και το αποτέλεσμα είναι η ταχύτητα του φωτός (διότι ισχύει κάποιος τύπος που λέει ακριβώς αυτό: c=λν).



ΤΑ ΑΦΤΙΑ ΤΟΥ ΜΙΚΙ-ΜΑΟΥΣ

Στους φούρνους μικροκυμάτων ο ρυθμός παραγωγής και διάδοσης είναι απόλυτα ελεγχόμενος και με σταθερή τιμή για όλες τις συσκευές ίση με 2.45 GHz (Γιγαχέρτς). Αυτή η τιμή επιλέχθηκε διότι δεν ενοχλεί τις τηλεπικοινωνίες αλλά και διότι, αν ήταν κάπως μεγαλύτερη, τα κύματα ενέργειας θα τα απορροφούσαν τα επιφανειακά στρώματα των τροφών και το εσωτερικό θα έμενε άψητο ενώ, αν ήταν μικρότερη, θα περνούσαν εύκολα από μέσα και θα έφευγαν χωρίς να... ψήσουν. Ο στόχος των κυμάτων αυτών είναι τα μόρια του νερού που βρίσκονται μέσα στις διάφορες τροφές και αποτελούνται από δυο άτομα υδρογόνου και ένα άτομο οξυγόνου. Αν θα μπορούσαμε να τα δούμε θα έμοιαζαν λίγο με το κεφάλι του Μίκι, τα δυο υδρογόνα προς τη μια πλευρά του μορίου σαν υπερμεγέθη αφτιά και το οξυγόνο στην άλλη, πιο μεγάλο, σαν να είναι το πρόσωπό του. Αυτό κάνει το μόριο του νερού, αν και ηλεκτρικά ουδέτερο συνολικά, να παρουσιάζει κάπως μεγαλύτερη κατανομή θετικού φορτίου στο ένα άκρο και αρνητικού στο άλλο. Και δεν το αφήνει ανεκμετάλλευτο η διάταξη του φούρνου μικροκυμάτων. Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, όπως πάλλεται, ασκεί δυνάμεις στα μόρια του νερού και τα κάνει να στρέφονται προς τη μία και μετά προς την άλλη κατεύθυνση. Επειδή όμως στην υγρή κατάσταση τα μόρια βρίσκονται πολύ κοντά μεταξύ τους, η παλινδρόμηση δημιουργεί τριβή και όπου τριβή εμφανίζεται θερμότητα. Είναι γνωστό ότι ο πάγος δεν λιώνει εύκολα στον φούρνο μικροκυμάτων διότι τα μόρια του νερού έχουν εκεί σχεδόν σταθερή θέση, άρα δεν μπορούν εύκολα να κάνουν παλινδρομική κίνηση και δεν έχουμε παραγωγή θερμότητας. Για να γίνει πιο γρήγορα η απόψυξη κατεψυγμένων τροφών βάζουμε, αν μπορούμε, λίγο νερό σε επαφή με αυτές, και το ζεστό νερό θα βοηθήσει στο λιώσιμο.

ΥΓΕΙΑ

ΔΙΧΑΖΟΝΤΑΙ ΟΙ ΓΝΩΜΕΣ

Τον Αύγουστο του 1998 το Ευρωπαϊκό Δικαστήριο για τα Ανθρώπινα Δικαιώματα ακύρωσε την καταδικαστική απόφαση ενός ελβετικού δικαστηρίου ενάντια στον δόκτορα Hertel και επέβαλε στο ελβετικό κράτος να του πληρώσει 40.000 ελβετικά φράγκα ως αποζημίωση. Αυτό διότι του είχε επιβληθεί ποινή εξαιτίας της κοινοποίησης κάποιων ερευνητικών αποτελεσμάτων βάσει των οποίων η επίδραση των μικροκυμάτων σε σημαντικά για τον ανθρώπινο οργανισμό θρεπτικά συστατικά των τροφίμων ήταν καταστροφική. Ακόμη περισσότερο, οι μετρήσεις για χαρακτηριστικές παραμέτρους του αίματος, όπως ο αιματοκρίτης, η αιμογλοβίνη, τα λευκοκύτταρα, παρουσίαζαν χειροτέρευση στους εθελοντές που για λογαριασμό της έρευνας είχαν δεχθεί να τρέφονται αποκλειστικά με τροφή μαγειρεμένη με τη βοήθεια των μικροκυμάτων. Οι έρευνες του δόκτορος Herkel είχαν δημιουργήσει μεγάλο θόρυβο και τον είχαν απολύσει από μια ελβετική εταιρεία τροφίμων όπου εργαζόταν διότι κατέκρινε τις μεθόδους τους, ενώ οι κατασκευαστές των αντίστοιχων συσκευών που χρησιμοποιούσαν τα μικροκύματα είχαν κάνει αγωγή εναντίον του.
Τέσσερα χρόνια πριν από την αθώωσή του πάντως, το 1994, στο περιοδικό «American Journal of Epidemiology» (1994: 139: 903-9), δημοσιευόταν μια άλλη εργασία όπου υπήρχε ο ισχυρισμός ότι το να ξαναζεστάνεις ένα φαγητό που είχε προσβληθεί από ανθεκτικά μικρόβια, όπως η σαλμονέλα, δεν το απάλλασσε από αυτά, σε αντίθεση με ό,τι συμβαίνει όταν το (ξανά)βράσεις. Επίσης στο περιοδικό «American Journal of the American College of Nutrition» (1994: 13: 209-10) αναφέρεται ότι ζεσταίνοντας γάλα για μωρά στον φούρνο μικροκυμάτων προκαλείς μεταβολές στα αμινοξέα του μειώνοντας τη θρεπτική του αξία, ενώ στο μητρικό γάλα, σύμφωνα με εργασία που εκπονήθηκε στο Πανεπιστήμιο Stanford, η ίδια κίνηση μειώνει τη δράση των αντισωμάτων που περιέχονται σε αυτό («Pediatrics», 1992: 89: 667-9).
Το CEBAS-CSIC είναι ένα ερευνητικό ίδρυμα του Πανεπιστημίου της Μούρθια, στην Ισπανία. Όπως γράφτηκε στο περιοδικό «New Scientist» στις 25.10.2003 με βάση τα όσα βρήκαν οι Ισπανοί ερευνητές με επικεφαλής την Cristina Garcia-Viguera, ο πιο υγιεινός τρόπος για να μαγειρέψεις λαχανικά και να διατηρήσουν ένα μέρος από τις αντιοξειδωτικές ουσίες τους και τα πολύτιμα φλαβονοειδή είναι στον ατμό. Ακολουθεί το να τα ρίξεις σε νερό που βράζει μέσα στην κατσαρόλα, ύστερα σε νερό εξαρχής κρύο, ενώ ο χειρότερος τρόπος είναι στον φούρνο μικροκυμάτων. Ο ακόμη χειρότερος συνδυασμός που «δεν αφήνει τίποτε όρθιο» είναι: προβρασμένα λαχανικά που καταψύχθηκαν και μετά αποψύχθηκαν στον φούρνο μικροκυμάτων (Microwave blanching of vegetables, «Journal of Food Science», Vol. 67, Nr 1, 2002).
Επίσης υπάρχει και μια εργασία που έγινε στο Μικροβιολογικό Τμήμα του Royal Hallamshire Hospital στο Sheffield, από το 1995, όπου παρακολούθησαν τη δυνατότητα επιβίωσης διαφόρων τύπων σαλμονέλας σε αβγά, άλλα από τα οποία έβρασαν στην κατσαρόλα και άλλα τα θέρμαναν σε φούρνο μικροκυμάτων. Τα αποτελέσματα δεν ήταν καλά για τον φούρνο, όπως γράφτηκε στο περιοδικό «Journal of Hospital Infections», 1995, February, 29(2): 121-27.
Σήμερα πάντως δεν έχουν κοπάσει οι αντεγκλήσεις ανάμεσα σε όσους συνιστούν την πλήρη εξαφάνιση από τον χώρο της κουζίνας του φούρνου μικροκυμάτων και σε όσους θεωρούν ότι όλα αυτά είναι φαντασιώσεις. Σε ιστοτόπους όπως αυτός του «Scientific American» αναφέρεται ότι δεν πρέπει να υπάρχουν ενδοιασμοί, αφού δεν υπάρχουν και κίνδυνοι γύρω από τη λειτουργία των συσκευών αυτών. Επίσης αλλού αναφέρεται ότι είναι ψέμα πως η διαδικασία θέρμανσης τροφίμων σε φούρνο μικροκυμάτων καταστρέφει ολόκληρο το σύμπλεγμα των βιταμινών Β. Ο καταναλωτής λοιπόν καλείται να ψάξει μόνος του και αρκετά, προτού καταλήξει στο αν θα φιλοξενήσει τη συσκευή αυτή και στο δικό του σπίτι.

Πηγή : Το Βήμα Διαδίκτυο