فرن ميكروويڤ

1. Microwave oven

فرن الميكروويڤ microwave oven, أو اختصاراً الميكروويڤ, هو من أجهزة المطبخ ويأتي في مقاسات وأنماط مختلفة ويستعمل إشعاع الميكروويڤ أساساً لطهي أو تسخين الطعام. ويتم ذلك باستخدام الموجات المتناهية القصر (ميكرو-ويڤ), التي تنبعث في كل الحالات تقريباً من ماگنترون magnetron

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

تاريخ

المهندس، الدكتور بيرسي سبنسر كان بصدد تجارب معملية يجريها في مختبر شركة رايثيون الأميركية التي يعمل بها كان ذلك عام 1946، وكانت التجربة بشأن تطوير آلة الرادار باستخدام نوع جديد من الأنابيب المفرغة تحمل اسم المغنطرون أو الصمامات المفرغة التي تمر فيها الالكترونيات وسط مجال مغناطيسي وحدث أن كان في جيب الدكتور سبنسر قطعة حلوى سرعان ما اكتشف أنها ذابت إلى حد الانصهار في جيب سترته الأنيقة.. ألتقط هذه الملاحظة فوضع في اليوم التالي وعاء مليئا بالفشار قرب أنبوبة التجربة وبعد فترة سمع طقطقة حبات الفشار وهي تتقافز متناثرة في أنحاء المختبر.. اليوم الثالث كان تجربة البيضة فإذا بها تتحرك وتنضج ثم تنفجر ليشير هذا كله إلى حقيقة أن هذه المواد بلغت حد الإنضاج بسبب تعرضها إلى طاقة حرارية محدودة الكثافة اسمها الميكروويف..

فلماذا لا نضع حيزا أو صندوقا نمرر من خلاله موجات هذه الطاقة التي ينشأ معها مجال الكترومغناطيسي يفيد منه إنضاج ما نريد؟ وقد أجاب المهندس الأميركي على هذا السؤال فكان أن توصّل إلى ما يمكن وصفه بأنه ثورة في عالم الطهي.. وذلك باختراع جهاز فرن الميكروويف – أو الفرن الكهربائي كما يقل في بعض الأوساط. وقد صدرت براءة الاختراع في ولاية ماساتشوستس الأميركية يوم 8/10/1945..

وكما هي العادة كان أول نموذج للفرن الجديد ضخم الحجم بارتفاع مترين.. غالي الثمن بسعر ثلاثة آلاف دولار قبيح المنظر كأنه وحش خرافي.. لدرجة أن اقتناه أحد مديري شركة الإنتاج فما كان من طباخه الخاص إلا أن قدم استقالته هلعا من منظر الآلة الجديدة وربما تشاؤما من مستقبل مهنة الطهي بعد أن يتسع انتشار الآلة البشعة المنظر في المطاعم والفنادق والبيوت. مثل هذه الحوادث الفردية لم تكن لتفوت على صانعي النماذج الأولى.. فكان إصرارهم على تطوير الميكروويف إلى حيث باتت منذ عام 1967 تتخذ أشكالا أقل حجما وربما أكثر رشاقة وأقل سعرا..

مما جعلهاأوسع انتشارا في طول العالم وعرضه،ومما أكسب المكتشف بيرس سبنسر مالا وفيرا وشهرة عريضة لدرجة أن جاء يوم 18 سبتمبر عام 1999 ليشهدالاحتفال الرسمي بوضع اسم الرجل في سجل كبار المخترعين جنبا إلى جنب مع توماس إديسون مكتشف الكهرباء والأخوين ولبور و ريتشاردرايت مخترعي الطائرة و جورج واشنطون كارفر (1864-1943) العبقري الذي ولد في مهد العبودية.^[1]

المبادئ

2. Magnetron with section removed (magnet is not shown)

A microwave oven consists of:

a high voltage transformer, which passes energy to the magnetron
a cavity magnetron,
a magnetron control circuit (usually with a microcontroller),
a waveguide, and
a cooking chamber

فكرة عمل فرن المايكروويف

اشعة المايكروويف هي جزء من الاشعة الكهرومغناطيسية ذات طول موجي طويل يقاس بالسنتمتر في المدى من 0.3 إلى 30 سنتمتر ولهذه الاشعة استخدامات عديدة منها في طهي الطعام وهو مايعرف بفرن المايكروويف Microwave oven كما تستخدم في الاتصالات ونقل المعلومات واجهزة الاستشعار عن بعد واجهزة الرادار ومن هنا فإن استخدامها في الطهي هو جزء بسيط من تطبيقاتها العملية العديدة، ويعتبر الطهي بواسطة اشعة الميكروويف من تكنولوجيا القرن العشرين لما توفره من سرعة في تحضير الطعام أو تسخينه وكفائته العالية في توفير الطاقة المستخدمة في الافران التقليدية التي تعمل بالكهرباء أو الغاز حيث أنها تعمل على تسخين المواد الغذائية فقط دون غيرها. وتجدر الاشارة إلى أن هذه الاجهزة موجودة في كل بيت في امريكا وأوروبا وبدأت تنتشر عندنا، ولكن كثيراً ما دار التساؤل عن خطورة استخدام هذه الاجهزة على سلامة الانسان, وقبل الاجابة على هذا التساؤل يتوجب علينا شرح فكرة عمل فرن المايكروويف.

نظرية العمل

يستخدم فرن المايكروويف اشعة المايكروويف لتسخين الطعام الموضوع في داخل الفرن، وللعلم فإن اشعة المايكروويف هي أمواج راديو ذات ترددات 2500 ميجاهيرتز وهذه امواج الرادي عند هذا التردد تمتلك خاصية هامة هي:

الخاصية الأولى أن أشعة المايكروويف تمتص بواسطة الماء والمواد الدهنية والمواد السكرية

وهذا يعني أن جزيئات تلك المواد التي تحتوي على الماد والدهون والسكريات تمتص هذه الاشعة من خلال ذرات وجزيئات تلك المواد وامتصاص هذه الاشعة (المايكروويف) تكسبها طاقة تجعلتا تتذبذب بدرجة كبيرة مما تتصادم مع بعضها البعض وتنتج حرارة التسخين اللازمة لطهيها.

الخاصية الثانية أن المواد البلاستيكية بجميع انواعها والمواد الزجاجية والسيراميك والفخار لا تمتص أشعة المايكروويف ولا تتأثر بها

وهذا يعني أنها لن ترتفع درجة حرارتها، أما المواد المعدنية اللامعة مثل الالومنيوم فيعكس تلك الاشعة ولذا يحظر استخدامها داخ افران المايكروويف

كيف يقوم فرن المايكروويف بالطهي

يقوم فرن المايكروويف بطهي الطعام من الداخل إلى الخارج بعكس الافران العادية التي تقوم بالطهو من الخارج إلى الداخل حيث تنتقل حرارة الفرن منه إ لى الوعاء وتنتقل الحرارة من الوعاء إلى المواد الملاصقة له بالتوصيل بينما لا يزال وسط الطعام بارداً وهذا ما يسبب احتراق الاجزاء الملاصقة للوعاء عند نهاية الطهي. في حالة الطهو باستخدانم اشعة المايكروويف فإن أمواج الراديو تمتص بواسطة جزيئات الماء والدهون المكونة للطعام وبالتالي ترتفع درجة حرارة كل جزيئات الطعام في نفس الوقت وبنفس الدرجة لأأن كل الجزيئات تثار بنفس الدرجة ولا حاجة لنقل الحرارة بالتوصيل. ومن هنا نعرف الفرق بين الطريقة التقليدية للطهو وطريقة فرن المايكروويف وهي ان الاول يعمل بنقل الحرارة بالتوصيل بينما المايكروويف يسخن من خلال اثارة جزيئات الماء المكون للطعام. ومن هنا نستنتج من توضيح فكرة عمل فرن المايكروويف أن لا خطر من استخدامه حيث أن الاشعة المستخدمة هي أشعة الراديو التي تحيطنا والاشعة المنبعثة من الفرن لا تخرج إلى خارجه كما أن نظام الحماية يوقف هذه الاشعة بمجرد فتح باب الفرن.

مشكلة وحلها

من النموذج التوضيحي السابق تلاحظ أن هناك توزيع غير منتظم للجرارة على مساحة الفرن وهذا يعود إلى مايعرف بتكون البقع الساخنة Hot Spot والذي يعود إلى أن اشعة المايكروويف تنعكس على جدران الفرن مما تتسبب في تداخل بين الاشعة الساقطة والاشعة المنعكسة مما ينتج عنه تداخلات كما يحدث في أمواج الماء، هذه التداخلات تؤدي إلى تراكبات بناءة تكون عندها شدة الاشعة اكبر ما يمكن واخرى هدامة تكون عندها شدة الاشعة اصغر ما يمكن وهذا يسبب اختلاف توزيع الحرارة كما في الشكل،

هذا يسبب عدم نضج بعض اجزاء الطعام داخل الفرن بينما اجزاء أخرى تنضج جيداً ولحل هذه المشكلة تم اضافة موتور لادارة الوعاء داخل المايكروويف باستمرار لضمان توزيع منتظم للحرارة على اجزاء الطعام.