Mikrofalówka - jak nagrzewa?

Jest się czego bać?

Szukałam, szukałam i nic specjalnego na temat szczegółów nagrzewania mikrofalowego żywności nie znalazłam. Trochę mnie to dziwi (ale może nie umiem właściwie przeszukiwać internetu?), że nie ma schematu obrazującego proces obróbki cieplnej w kuchence mikrofalowej. Obróbki cieplnej, nie gotowania, nie można mylić pojęć. Skoro podgrzewamy coś dzięki mikrofalom, a nie w wodzie, to chyba zgodzicie się, że są to różne procesy, których wyniki są podobne, jednak nie takie same. Zatem muszę przedstawić własne wyobrażenie (oparte na opisach) rozkładu temperatur w gotowanym produkcie.

Zacznę od gotowania tradycyjnego. Na czym właściwie ono polega?
Gotowanie odbywa się w środowisku wrzącej wody. Podczas tego procesu białka zawarte w potrawie ścinają się, skrobia zaś rozkleja się, co powoduje, że składniki te stają się przyswajalne przez układ pokarmowy człowieka. Stosunkowo niska temperatura tego procesu, nieprzekraczająca stu kilkunastu stopni Celsjusza, sprawia iż w potrawie nie powstają szkodliwe dla zdrowia produkty rozkładu składników pokarmowych.
Przebieg procesu gotowania ma duży wpływ na przemieszczanie się składników pokarmowych w potrawie.
Gotowanie w niewielkiej ilości wody, poprzez wrzucenie produktu do wrzącej wody, umożliwia zatrzymanie składników pokarmowych w gotowanym produkcie.

Aby większość składników pokarmowych z gotowanego produktu przeszła do wywaru (jest to pożądane w przyrządzaniu zup, a w szczególności rosołu) - należy gotować długo na wolnym ogniu, w dużej ilości wody, poczynając od niskiej temperatury wody.  (źródło)

Pierwszy schemat przedstawia gotowanie tradycyjne, czyli w wodzie.

1. Powiedzmy, że do wrzątku wkładamy ziemniaka. Woda w garnku ma 100 stopni (kolor czerwony), ziemniak ma temperaturę pokojową (kolor niebieski).
2. Po włożeniu ziemniaka do wrzątku, temperatura wody spada nieco i nie wrze przez jakiś czas (kolor ciemnopomarańczowy). W skutek dalszego ogrzewania garnka na kuchence (gazowej lub elektrycznej), temperatura wody znowu zaczyna rosnąć, ale też i ziemniak zaczyna się ogrzewać, na razie tylko z zewnątrz.
3. Woda osiąga ponownie temperaturę wrzenia, a w miarę upływu czasu, kolejne "warstwy" ziemniaka coraz bardziej się nagrzewają. Po pewnym czasie można stwierdzić, że powierzchnia ziemniaka jest już (niemal) ugotowana, lecz niestety, w środku ziemniak pozostaje surowy i twardy (energia cieplna jeszcze tam nie dotarła w stopniu dostatecznym)
4. W miarę upływu czasu, cały ziemniak osiąga temperaturę 100 stopni. Można by powiedzieć, że ziemniak na ostatnim rysunku będzie ugotowany lada chwila.

Schemat rozkładu temperatur w (przykładowym) ziemniaku gotowanym w wodzie (metoda tradycyjna)

Na czym polega podgrzewanie lub gotovanie (o, właśnie w ten sposób będę oznaczać tę obróbkę termiczną) w kuchence mikrofalowej?
Mikrofale wprawiają cząsteczki wody znajdujące się w nagrzewanym ciele w drgania rotacyjne. Energia drgających cząsteczek wody, w wyniku silnego tłumienia drgań, rozprasza się i jest przekazywana cząsteczkom podgrzewanego ciała – tym samym rośnie jego energia termiczna (ciepło), a zatem i temperatura. Pole elektromagnetyczne w postaci mikrofal posiada właściwość wprowadzania w ruch tylko tych cząsteczek, w których można wyróżnić dwa bieguny - dodatni i ujemny (dipole). Cząsteczkami, które mają dwa bieguny są np. cząsteczki wody, a także(?) cukrów czy tłuszczu. Na atomie tlenu gromadzi się ładunek ujemny a na wodorze dodatni.
Każdy produkt spożywczy zawierający choćby ślady wilgoci, umieszczony we wnętrzu kuchenki, bardzo szybko rozgrzewa się pod wpływem wiązki mikrofal i to nie tylko na powierzchni, lecz w całej masie. Cząsteczki wody pod wpływem mikrofal są wprawiane w bardzo szybkie drgania zmieniając swą energię kinetyczną (ruchu) w cieplną – produkt gotuje się od wewnątrz. Proces ten przebiega bardzo szybko.
Zatem składniki (i ich proporcja) zawarte w żywności oraz jej ilość (waga), wielkość kawałków (porcji), gęstość i struktura (np. ziemniak w mundurku a puree), temperatura początkowa, a nawet kształt - to wszystko oddziałuje na szybkość i równomierność jej nagrzewania pod wpływem mikrofal, przy czym należy pamiętać, że proces ten, w większości przypadków, jest znacząco krótszy niż przy tradycyjnym gotowaniu, a zwłaszcza odgrzewaniu potrawy.

A teraz schemat podgrzewania / gotovania w mikrofalówce. Oczywiście, jest on uproszczony, ale mam nadzieję, że prawidłowo przedstawia ten proces. Zaznaczam, że większy walor tego urządzenia upatruję w odgrzewaniu wcześniej ugotowanej (tradycyjnie) potrawy lub możliwości szybkiego rozmrożenia np. porcji mięsa niż w gotovaniu potraw w mikrofalówce zamiast w wodzie. W każdym razie te trzy (podstawowe) możliwości mikrofalówki są różnymi procesami, które powinny być omówione osobno (co być może uczynię). Ale teraz skupmy się na tym, jak mikrofale ogrzewają produkt, by dostrzec różnice.
Powiedzmy, że jest to także ziemniak. Tło wokół to umownie wnętrze kuchenki mikrofalowej. W czasie ogrzewania żywności komora mikrofalówki nagrzewa się w stopniu minimalnym, dlatego na wszystkich rysunkach jest w odcieniu niebieskim (przyjmijmy, że jest to temperatura zbliżona do pokojowej).

1. Mikrofale przenikają wgłąb ziemniaka na głębokość ok. 2 cm. Niemal natychmiastowemu rozgrzaniu i to do wysokiej temperatury ulegają cząsteczki wody, tłuszczu i cukrów zawarte w ogrzewanym produkcie. Cząsteczki te zaczynają silnie drgać i występuje tarcie, którego skutkiem będzie podniesienie temperatury sąsiadujących cząsteczek (przewodnictwo cieplne). Narysowane kółeczka są różnej wielkości, ponieważ zakładam, że cząsteczki wody, tłuszczu i cukrów różnią się wielkością i podatnością na działanie mikrofal (nagrzewają się bardziej lub mniej w określonym czasie).
2. Na skutek działania mikrofal występuje zjawisko przewodzenia ciepła (konwekcja) pomiędzy cząsteczkami, które przekazują energię cieplną cząsteczkom położonym głębiej. W warstwach wewnętrznych pojawiają się w obszary (cząsteczki) ciepłe, lekko ogrzane oraz takie, w których temperatura jeszcze nie uległa zmianie.
3. Warstwa zewnętrzna ziemniaka jest coraz bardziej gorąca (bardzo dużo cząsteczek zostało ogrzanych do wysokiej temperatury) i tak jak w tradycyjnym gotowaniu występuje zjawisko przewodzenia ciepła do środka, którego temperatura (średnia) także się podnosi, z tym, że jest to proces niejednorodny (nadal występują obszary słabo nagrzane lub niemal wcale).
4. Niemal wszystkie cząsteczki ziemniaka zostały podgrzane do tak wysokiej temperatury, że następuje rozklejenie skrobi. Dalsze mikrofalowanie nie jest już potrzebne, wystarczy pozostawić ziemniaka w spokoju na jakiś czas, by temperatury wewnątrz wyrównały się i doprowadziły do ugotovania ziemniaka w całym przekroju.

Uproszczony schemat rozkładu temperatur w produkcie podczas obróbki cieplnej w kuchence mikrofalowej

Powyższy rysunek może również przedstawiać rozkład temperatur podczas ogrzewania płynu, np. mleka. Czy rozumiesz, dlaczego przestrzegano rodziców przed podgrzewaniem butelek z mlekiem w mikrofalówce?

• Po pierwsze dlatego, że butelka z mlekiem dla dziecka zwykle jest zamknięta smoczkiem. Każde zamknięcie grozi rozsadzeniem butelki wskutek wzrostu ciśnienia. Nie wolno ogrzewać w tym urządzeniu zamkniętych słoików, butelek, puszek, a nawet jajek w skorupce. Zrozumiano?
• Po drugie - płyn również ogrzewa się nierównomiernie, czyli w całej objętości występują miejsca zimne i bardzo gorące, tzw. Hot spot). To dlatego podgrzaną kawę czy herbatę należy najpierw zamieszać, by temperatura wyrównała się w całej objętości szklanki
• Po trzecie - nawet jeśli z butelką nic się nie stanie (przy krótkotrwałym ogrzewaniu na niewielkiej mocy), tak czy tak, ciśnienie wewnątrz wzrośnie. Co zrobić z zamkniętym słoikiem czy butelką, by wymieszać zawartość bez otwierania? Ano, wstrząsnąć. Tylko, że w smoczku jest dziurka, przez którą może wytrysnąć pod dużym ciśnieniem akurat ta gorąca część mleka, i co wtedy? Oparzenie i szok gotowe! A nie daj Boże, zaaplikować dziecku taką butelkę od razu do buzi - nim przechylisz ją odpowiednio, strumień zbyt ciepłego płynu może poparzyć twarz dziecka. 
• Po czwarte - akurat mleko podgrzewane w mikrofalówce osiągnie wyższą temperaturę niż gdyby było ogrzewane tradycyjnie w tym samym czasie. W przypadku mleka lub zupy mlecznej, należy pamiętać, by koniecznie przemieszać je w połowie czasu ogrzewania, jeśli chcemy uzyskać równomierną temperaturę).

To dużo czy mało zastrzeżeń, o których trzeba pamiętać, planując szybko nakarmić dziecko mlekiem z butelki? Pewnie dużo, choć łatwo je sobie przyswoić, przy niewielkim użyciu wyobraźni. Ale wiadomo, lepiej chuchać na zimne i ostrzegać, uświadamiać, zwracać uwagę, by nie zrobić sobie lub innym niepotrzebnej krzywdy.

Chyba najgroźniejszym zjawiskiem jest przegrzanie wody w mikrofalówce. Kiedy może do tego dojść?
Otóż, jeśli w nieporysowanym naczyniu zbyt mocno podgrzejemy wodę, jej temperatura może wzrosnąć powyżej 100 stopni Celsjusza i to bez widocznych oznak wrzenia (nie szumi, nie widać bąbelków). Dopiero dodanie do takiej wody torebki herbaty, łyżeczki cukru, włożenie łyżeczki lub choćby delikatne poruszenie naczyniem, wywołuje gwałtowne parowanie cieczy przypominające niekiedy nawet eksplozję. Może to  grozić to poważnymi poparzeniami, zwłaszcza rąk i twarzy.
Jak to się dzieje? Krótko? Przegrzana woda osiąga temperaturę zdecydowanie powyżej 100 stopni i znajduje się w stanie delikatnej równowagi termodynamicznej. Wrzucenie do niej jakiegokolwiek "zanieczyszczenia" lub poruszenie naczyniem powoduje spadek temperatury do 100 stopni Celsjusza i wystąpienie nagłego wrzenia.

112.890

jak nagrzewają mikrofale, jak mikrofalówka ogrzewa , jak wygląda rozkład temperatur, temperatura w mikrofalówce, róznica miedzy gotowaniem tradycyjnym a mikrofalówką, gotowanie mikrofalowe a tradycyjne