การทํางานของ ไมโครเวฟ

เตาอบไมโครเวฟ

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

ลิงก์ข้ามภาษาในบทความนี้ มีไว้เพื่อความสะดวกในการศึกษาเพิ่มเติมของผู้อ่านและผู้ร่วมแก้ไขบทความ เนื่องจากคำดังกล่าวยังไม่มีบทความในภาษาไทย ป้ายนี้จะถูกนำออกเมื่อมีเนื้อหาพอสมควรแล้ว

บทความนี้ไม่มีการอ้างอิงจากเอกสารอ้างอิงหรือแหล่งข้อมูล โปรดช่วยพัฒนาบทความนี้โดยเพิ่มแหล่งข้อมูลน่าเชื่อถือ เนื้อหาที่ไม่มีการอ้างอิงอาจถูกคัดค้านหรือนำออก

เตาอบไมโครเวฟ (อังกฤษ: microwave oven) เป็นอุปกรณ์เครื่องครัวชนิดหนึ่ง ให้ความร้อนแก่อาหารโดยคลื่นไมโครเวฟ

เนื้อหา   [ซ่อน]  1 ประวัติ 2 รายละเอียด 3 ประสิทธิภาพ 4 ความปลอดภัย 4.1 การให้ความร้อนไม่สม่ำเสมอ 4.2 อันตรายฉับพลัน 5 อันตรายอื่นๆ 5.1 คุณค่าทางอาหาร 5.2 การรั่วไหลของคลื่นไมโครเวฟ

[แก้]ประวัติ

แนวความคิดในการใช้ คลื่นไมโครเวฟ ในการให้ความร้อนแก่อาหารนี้ ค้นพบโดย เพอร์ซี สเปนเซอร์ (Percy Spencer) ซึ่งทำงานที่บริษัทเรธีออน (Raytheon) ในขณะกำลังสร้าง แมกนีตรอนสำหรับใช้ในระบบเรดาห์ วันหนึ่งในขณะที่เขากำลังทำงานอยู่กับเรดาห์ที่กำลังทำงานอยู่ เขาได้สังเกตเห็นแท่งช็อกโกแลต ในกระเป๋าเสื้อของละลาย อาหารชนิดแรกที่อบโดยตู้อบไมโครเวฟ คือข้าวโพดคั่ว และ ชนิดที่สองคือ ไข่ ซึ่งเกิดระเบิดขึ้นในขณะทำการทดลองอบ

ในปี ค.ศ. 1946 เรธีออน ได้จดสิทธิบัตรกระบวนการใช้คลื่นไมโครเวฟในการอบอาหาร ต่อมาในปี ค.ศ. 1947 เรธีออกก็ได้ผลิตเตาอบไมโครเวฟเครื่องแรก เพื่อการพาณิชย์ ชื่อ Radarange ซึ่งมีขนาดใหญ่ สูงถึง 6 ฟุต (1.8 เมตร) และ หนัก 750 ปอนด์ (340 กิโลกรัม) โดยใช้น้ำเป็นระบบระบายความร้อน และ ให้กำลัง 3000 วัตต์ ซึ่งสูงกว่าเตาอบไมโครเวฟที่เราใช้กันทุกวันนี้ ถึง 3 เท่า การประดิษฐ์นี้ประสบความสำเร็จทางการตลาดมากจนในที่สุด เรธีออนได้ซื้อบริษัท อมานา (Amana) เพื่อทำการผลิต ผลิตภัณฑ์ชุดอุปกรณ์เครื่องใช้ในครัวเรือนอื่นๆ

มีบริษัทอื่นๆ อีกมากเริ่มผลิตเตาอบไมโครเวฟนี้ ออกสู่ตลาด ซึ่งในช่วงแรกนี้ผู้ผลิตส่วนใหญ่เป็นบริษัทที่ทำงานทางด้านการทหาร เนื่องจากเป็นบริษัทที่มีความชำนาญทางด้าน แมกนีตรอน ในช่วงปี ค.ศ. 1970 เทคโนโลยีทางด้านนี้ได้พัฒนาไปมากจนกระทั่ง ราคาของเตาอบไมโครเวฟนี้ตกลงอย่างรวดเร็ว และ เตาอบไมโครเวฟ ก็ได้กลายมาเป็นอุปกรณ์หลักหนึ่งในครัวเรือน

[แก้]รายละเอียด

เตาอบไมโครเวฟ ประกอบด้วย:

• แมกนีตรอน
• ส่วนควบคุมแมกนีตรอน (โดยทั่วไปใช้ ไมโครคอนโทรลเลอร์)
• ท่อนำคลื่น หรือ เวฟไกด์ (waveguide)
• ช่องสำหรับอบอาหาร
• ลูกกรงฟาราเดย์
• ประตูตู้

เตาอบไมโครเวฟ ให้ความร้อนกับอาหารโดยการ แผ่คลื่นย่านความถี่ไมโครเวฟ โดยปกติจะใช้ ช่วงความถี่ 2.45 จิกะเฮิรตซ์(GHz) (หรือ ความยาวคลื่น 12.24 เซนติเมตร) ผ่านเข้าไปในอาหาร.โมเลกุลของน้ำ ไขมัน และ น้ำตาล ที่อยู่ในอาหารจะดูดซับพลังงานของคลื่นที่ผ่านเข้าไปและเกิดเป็นความร้อนขึ้น ในกระบวนการที่เรียกว่า การเกิดความร้อนในสารไดอีเล็กตริก (dielectric heating) เนื่องจากโมเลกุลส่วนใหญ่นั้นเป็นโมเลกุลที่มีขั้วไฟฟ้า คือ มีประจุบวก และ ประจุลบที่ขั้วตรงกันข้าม เมื่อคลื่นไมโครเวฟ ซึ่งเป็นสนามไฟฟ้าผ่านเข้าไป โมเลกุลเหล่านี้ก็จะถูกเหนี่ยวนำและหมุนขั้วเพื่อปรับเรียงตัวตามสนามไฟฟ้าของคลื่น และคลื่นนี้เป็นสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงสลับไปมาจึงส่งผลให้โมเลกุลเหล่านี้หมุนกลับไปมา ทำให้เกิดความร้อนขึ้น การให้ความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟนี้จะมีประสิทธิภาพการเกิดความร้อนสูงสุด ในการให้ความร้อนแก่น้ำ และ ประสิทธิภาพต่ำ เมื่อให้ความร้อนแก่ ไขมัน น้ำตาล และ น้ำแข็ง การให้ความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟนี้ มักจะมีการให้คำอธิบายที่ผิดว่าเกิดจาก การสั่นพ้องของโมเลกุลน้ำ (การสั่นพ้องของโมเลกุลน้ำ ซึ่งเกิดได้ที่ความถี่ที่สูงมาก ในช่วง หลายสิบจิกะเฮิรตซ์ เท่านั้น

ช่องสำหรับอบอาหารนั้นจะถูกล้อมไว้ด้วย ลูกกรงฟาราเดย์ เพื่อกักไม่ให้คลื่นหลุดลอดออกมาสู่ภายนอก ประตูตู้นั้นส่วนใหญ่จะเป็นกระจก ซึ่งจะมีชั้นที่เป็นลูกกรงทำด้วยสารตัวนำไฟฟ้าสำหรับกันคลื่น เนื่องจากข่ายลูกกรงนี้มีขนาดความกว้างของช่องเล็กกว่า ความยาวคลื่น คือ 12 เซนติเมตร คลื่นไมโครเวฟจึงไม่สามารถลอดผ่านออกมาได้ ในขณะที่ แสงสว่างผ่านลอดออกมาได้เนื่องจาก แสงมีความยาวคลื่นที่สั้นกว่ามาก

ผู้ประกอบอาหารมืออาชีพ นั้นจะไม่นิยมใช้เตาอบไมโครเวฟในการทำอาหาร โปรดดูรายละเอียดเพิ่มเติมที่ การทำอาหารด้วยเตาอบไมโครเวฟ (Microwaving)

ในยุคปัจจุบันที่ โครงข่ายคอมพิวเตอร์แบบไร้สาย (wireless computer network) นั้นเริ่มได้รับความนิยมกว้างขวางขึ้น ปัญหาของการรบกวนจากคลื่นของเตาอบไมโครเวฟนั้นก็เริ่มเป็นปัญหาที่ได้รับความสนใจมากขึ้น เตาอบไมโครเวฟนั้นสามารถกวนการติดต่อสื่อสารของโครงข่ายคอมพิวเตอร์แบบไร้สายได้เนื่องจาก เตาอบไมโครเวฟนั้นผลิตคลื่นไมโครเวฟในย่านความถี่ 2450 เมกะเฮิรตซ์ ซึ่งเป็นย่านความถี่เดียวกับที่ใช้ในโครงข่ายคอมพิวเตอร์แบบไร้สาย ดังนั้นเตาอบไมโครเวฟจึงอาจรบกวนสัญญาณของเครือข่ายคอมพิวเตอร์แบบไร้สายได้

[แก้]ประสิทธิภาพ

เตาอบไมโครเวฟ นั้นไม่ได้แปลงพลังงานไฟฟ้าทั้งหมดเป็นคลื่นไมโครเวฟ เตาอบไมโครเวฟที่พบเห็นตามบ้านทั่วไปอาจจะกินไฟ 1100 วัตต์ แต่ให้คลื่นไมโครเวฟที่มีกำลังงานเพียง 700 วัตต์ ส่วนอีก 400 วัตต์ที่เหลือนั้นจะสูญเสียไปกับอุปกรณ์ภายในเครื่องในรูปของความร้อน จุดที่มีการสูญเสียมากคือ ในท่อแมกนีตรอน ซึ่งมีประสิทธิภาพต่ำกว่า 100% มาก ในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นคลื่นไมโครเวฟ ส่วนอื่นที่มีการสูญเสียแต่ไม่มากนักคือ หลอดไฟให้แสงสว่าง หม้อแปลงไฟฟ้า พัดลมให้ความเย็นแกแมกนีตรอน มอเตอร์หมุนจานรองอบ และวงจรควบคุม ความร้อนที่สูญเสียนี้ไม่ได้ส่งผ่านให้กับอาหารที่อบ แต่จะถูกถ่ายเทออกมาทางช่องระบายความร้อนสู่ภายนอก ดู ประสิทธิภาพทางไฟฟ้า (Eletrical efficiency)

พลังงานของคลื่นไมโครเวฟที่ถูกสร้างขึ้น จะสูญเสียไปในรูปความร้อนในอาหารที่อยุ่ในช่องอบอาหาร ถ้าหากปริมาณอาหารสำหรับดูดซับคลื่นในช่องอบอาหารนั้นมีน้อย คลื่นไมโครเวฟจะถูกสะท้อนกลับสู่แมกนีตรอน และกลายเป็นความร้อนในอุปกรณ์ส่วนประกอบของแมกนีตรอน ซึ่งทำให้เตาไมโครเวฟนั้นร้อน และอาจเสียหายได้

[แก้]ความปลอดภัย

อาหารกึ่งสำเร็จรูปด้วยไมโครเวฟนั้นง่ายและรวดเร็ว แต่อาจมีความไม่ปลอดภัย ดู การทำอาหารด้วยเตาอบไมโครเวฟ

[แก้]การให้ความร้อนไม่สม่ำเสมอ

อาหารนั้นจะได้รับความร้อนในช่วงเวลาที่สั้น ดังนั้นจึงอาจทำให้การให้ความร้อนนั้นไม่สม่ำเสมอ อาหารสุกไม่ทั่ว โดยปกติแล้วเตาอบไมโครเวฟนั้นจะใช้ในการให้ความร้อนกับอาหารเหลือ ที่เก็บค้างไว้ ซึ่งการให้ความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอโดยไมโครเวฟนี้ อาจทำลายแบคทีเรียที่เจือปนอยู่ในอาหารไม่หมด และเกิดอาหารเป็นพิษขึ้นได้ การที่ให้ความร้อนไม่สม่ำเสมอนั้น ส่วนหนึ่งจากการกระจายพลังงานของคลื่นในช่องอบนั้นไม่สม่ำเสมอ และอีกส่วนหนึ่งนั้นเกิดจากการที่ส่วนต่างๆของอาหารนั้นดูดซับคลื่นได้ไม่เท่ากัน สาเหตุแรกนั้นสามารถแก้ไขให้ดีขึ้นโดยใช้ตัวกวน ซึ่งเป็นพัดลมสะท้อนคลื่นให้ไปยังส่วนต่างๆของช่องอบ และ การหมุนถาดรองอบ ส่วนสาเหตุหลังนั้น ขึ้นอยู่กับผู้อบอาหารเอง ซึ่งต้องจัดเรียงอาหารให้รับความร้อนสม่ำเสมอ และตรวจสอบ ความสุกของอาหารในขณะทำการอบ

[แก้]อันตรายฉับพลัน

การให้ความร้อนแก่ของเหลว ที่อยู่ในภาชนะผิวเรียบด้วยเตาอบไมโครเวฟนี้ สามารถทำให้เกิด ซุปเปอร์ฮีท (superheat) ซึ่งคือปรากฏการณ์ ที่ของเหลวนั้นมีอุณหภูมิ ที่สูงกว่าอุณหภูมิ เดือดของของเหลวนั้นเล็กน้อย โดยที่ไม่ได้มีอาการเดือด ซึ่งอาการเดือดนี้จะเกิดขึ้นอย่างเฉียบพลัน เมื่อของเหลวนั้นได้รับการรบกวน เช่นเมื่อผู้ใช้เตานั้นหยิบยกภาชนะออกจากเตา ซึ่งทำให้เกิดการระเบิดของไอ ลวกผู้ใช้เตาได้ มีความเชื่อที่แพร่หลายว่า ปรากฏการณ์นี้จะเกิดได้กับน้ำกลั่นเท่านั้น ซึ่งไม่เป็นความจริง[1]

ภาชนะปิดสนิท และ ไข่ อาจเกิดระเบิดได้เมื่อให้ความร้อนด้วยเตาอบไมโครเวฟ เนื่องจากความดันที่เพิ่มขึ้นจากไอน้ำภายใน

กระดาษฟอยล์ดีบุก (Tin foil) กระดาษฟอยล์อะลูมิเนียม (aluminium foil) เครื่องเคลือบประดับด้วยโลหะ และ ภาชนะอื่นๆที่มีส่วนประกอบโลหะ อาจทำให้เกิดประกายไฟได้หากให้ความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟ การนำวัตถุที่ทำจากโลหะตันขนาดเล็ก เช่น ช้อนโลหะ เข้าในเตาอบไมโครเวฟ นั้นไม่ทำให้เกิดอันตรายถ้าหากมีอาหาร หรือ น้ำ เพื่อดูดซับคลื่นที่สะท้อนออกจากวัตถุนั้น จะเห็นว่าในเตาอบไมโครเวฟบางรุ่นนั้นจะมีชั้นวางโลหะอยู่ในเตาอบด้วย

[แก้]อันตรายอื่นๆ

[แก้]คุณค่าทางอาหาร

มีกลุ่มรณรงค์ต่อต้านการใช้เตาอบไมโครเวฟในการทำอาหาร ได้กล่าวอ้างถึงอันตรายเนื่องจาก การทำอาหารด้วยไมโครเวฟจะทำให้เกิดการสูญเสียคุณค่าทางอาหารมากกว่าการทำอาหารแบบดั้งเดิม นอกจากนั้นคลื่นไมโครเวฟยังก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของอาหารอีกด้วย แต่อย่างไรก็ตามคำกล่าวอ้างดังกล่าวไม่ได้มีหลักฐานข้อสนับสนุนใดๆ ทางวิทยาศาสตร์

[แก้]การรั่วไหลของคลื่นไมโครเวฟ

ตากกฎหมายของประเทศสหรัฐอเมริกานั้นควบคุมการรั่วไหลของคลื่นไมโครเวฟให้มีได้ไม่เกิน 1 mW/cm² ที่ 5 cm จากเตาอบใหม่ (เตาอบเก่านั้นให้มีได้ 5 เท่า) โดยปกติแล้วโอกาสที่เตาอบไมโครเวฟจะมีคลื่นรั่วออกมาเกินจากปริมาณที่กำหนดนี้จะมีน้อยมาก เพราะตัวเครื่องจะทำด้วยโลหะแล้วต่อลงกราวด์น ลองเปรียบเทียบกับ โทรศัพท์มือถือ (cellular phone) GSM ซึ่งแผ่คลื่นถึง 1 W ที่ 1800 MHz ซึ่งเท่ากับ 2 mW/cm² ที่ 5 cm ซึ่งอันตรายจากคลื่นจากโทรศัพท์มือถือนี้ ก็ยังไม่เป็นที่แน่ชัด และยังเป็นข้อถกเถียงกันอยู่

ความเชื่อที่ว่า อุปกรณ์เครื่องใช้ในครัวที่เป็นโลหะ เช่น มีด ส้อม นั้นจะสามารถสะท้อนคลื่นกับไปสู่แมกนีตรอน ทำให้ลุกเป็นไฟ นั้นก็ค่อนข้างจะเป็นไปได้ยาก ดูเพิ่มเติมที่ การทำอาหารด้วยเตาอบไมโครเวฟ (microwaving)