Ohne Seele! Warum dreht sich der Mikrowellenherd jetzt nicht mehr?

In der traditionellen Vorstellung ist der Mikrowellenherd ein Elektrogerät, das eng mit der "Drehung" verbunden ist. Man dreht den Knopf, und die Glasdrehscheibe bringt das Essen in der warmen gelben Glut in Rotation – und dann ertönt mit einem "Ping" das Signal, und das dampfende Essen kann auf den Tisch gebracht werden.

Selbst das Erhitzen mit Mikrowellen wird manchmal als "Drehen" bezeichnet. Die Drehung kann man fast als die Seele des Mikrowellenherds bezeichnen | BuzzFeed/giphy

Heutzutage haben jedoch viele Mikrowellenherde ihr Aussehen verändert. Sie verfügen nicht nur über verschiedene neue, komplizierte Funktionen, sondern einige haben sogar keine Drehscheibe mehr, sondern nur noch einen flachen Boden.

Wo ist die Drehscheibe hin? | Foto vom Autor

Mikrowellenherde ohne Drehscheibe haben weniger Beschränkungen bei der Größe der Heizbehälter und sind auch einfacher zu reinigen. Die Benutzererfahrung ist tatsächlich gut. Aber kann ein Mikrowellenherd ohne Drehscheibe wirklich gut das Essen erhitzen? Ist es besser, einen Herd mit oder ohne Drehscheibe zu haben?

Zunächst: Warum braucht man eine Drehscheibe?

Ein Mikrowellenherd erhitzt das Essen durch elektromagnetische Wellen im Mikrowellenbereich. Diese Wellen werden von der Magnetronröhre erzeugt und bilden im Inneren des Herds ein veränderliches elektromagnetisches Feld. Die polaren Moleküle im Essen (z. B. Wassermoleküle) reagieren auf das elektromagnetische Feld. Sie drehen, vibrieren und stoßen sich aneinander und erzeugen dabei Wärme.

Ein Mikrowellenherd kann polare Moleküle (z. B. Wasser) dazu bringen, sich aneinander zu stoßen und Wärme zu erzeugen | Wikipedia

Im Vergleich zu einem herkömmlichen Herd bringt der Mikrowellenherd die Energie direkter an das Lebensmittel. Deshalb ist die Heizgeschwindigkeit schneller, und in ein paar Minuten kann man das übriggebliebene Essen wieder warm machen. Allerdings führt das einzigartige Heizprinzip dazu, dass der Mikrowellenherd unweigerlich das Problem der ungleichmäßigen Erhitzung hat.

Im Inneren des Mikrowellenherds werden die elektromagnetischen Wellen von einer festen Position aus in einer festen Form ausgestrahlt. Diese Wellen werden an den Innenwänden des Herds reflektiert und interagieren miteinander – das Ergebnis ist, dass im Mikrowellenherd immer ein festes Muster von stehenden Wellen entsteht.

Eine vereinfachte Skizze der stehenden Welle. Die blaue und die grüne Welle überlagern sich und bilden die rote stehende Welle. An einigen Punkten der stehenden Welle hat die Amplitude immer den Wert 0, diese Punkte sind die Knoten; an anderen Punkten bleibt die Amplitude immer maximal, diese Stellen sind die Bäuche. | Wikipedia

Die stehenden Wellen machen die Heizwirkung an verschiedenen Positionen im Mikrowellenherd völlig unterschiedlich: An den Stellen der Bäuche schwingt das elektromagnetische Feld stark, und die Moleküle im Essen erzeugen auch viel Wärme; aber an den Knotenpunkten ist das elektromagnetische Feld ruhig, und das Essen wird natürlich überhaupt nicht warm.

Die stehenden Wellen machen die Heizwirkung im Mikrowellenherd ungleichmäßig. Der Experimentator hat Wasser in einer flachen Glasschale ohne Drehscheibe erhitzt und die ungleichmäßige Temperaturverteilung mit einer Wärmebildkamera aufgenommen. | Michael Vollmer

Die Drehscheibe wurde entwickelt, um dieses Problem zu lösen. Sie lässt das Lebensmittel während des Erhitzens ständig die Position wechseln, so dass die elektromagnetischen Wellen, denen es ausgesetzt ist, im Durchschnitt werden.

Ohne Drehscheibe gibt es noch andere Methoden

Einige Mikrowellenherde haben keine Drehscheibe, weil die Drehscheibe nicht das einzige Mittel zur Verbesserung der ungleichmäßigen Erhitzung ist.

Eine andere häufige Methode ist, im Inneren des Mikrowellenherds spezielle metallene "Flügel" einzubauen. Obwohl die Position des Lebensmittels nicht verändert wird, kann der rotierende Flügel die Reflexionsweise der elektromagnetischen Wellen im Mikrowellenherd ständig ändern. Auf diese Weise wird das ursprünglich feste Muster der stehenden Wellen gestört, und die Heizintensität an verschiedenen Positionen wird gleichmäßiger.

Der abgenommene metallene Flügel, der im Mikrowellenherd für die Störung der elektromagnetischen Wellen zuständig ist | RepairClinic.com

Diese metallenen Flügel werden "Modenmischer" (mode stirrer) genannt. Sie befinden sich normalerweise unter der Bodenplatte aus Glas oder Keramik oder hinter einem Kunststoffdeckel und werden normalerweise nicht bemerkt. Diese Abdeckungen sehen zwar undurchsichtig aus, lassen aber die Mikrowellen durch und beeinträchtigen die Funktion des Mischers nicht. Einige Mikrowellenherde haben sowohl einen Mischer als auch eine Drehscheibe.

Der Mikrowellenmischer hinter dem Kunststoffdeckel | RepairClinic.com

Wie gut ist die Wirkung?

Aus den experimentellen Daten geht hervor, dass sowohl der Mischer als auch die Drehscheibe die Gleichmäßigkeit der Erhitzung deutlich verbessern können, und es gibt keinen deutlichen Unterschied zwischen ihnen. Allerdings haben sie auch unterschiedliche Einschränkungen.

Vergleich der Heizgleichmäßigkeit ohne Mischer (links) und mit Modenmischer (rechts). Der Experimentator hat eine Schicht feuchter, farbveränderlicher Kieselsäuregel in einem Mikrowellenherd erhitzt. Das nicht ausreichend erhitzte Gel bleibt hell, das ausreichend erhitzte und getrocknete Gel wird dunkler. | H. S. Hauck

Die Einschränkung des Mischers besteht darin, dass selbst wenn die Mikrowellen ständig gestört werden, die Mikrowellenintensität im Herd nicht völlig gleichmäßig sein kann. Selbst wenn die Flügel gut konstruiert sind, kann die "Durchschnittsbildung" möglicherweise immer noch etwas schlechter sein als die direkte Positionsänderung des Lebensmittels.

Die Einschränkung der Drehscheibe ist, dass es immer eine Temperaturdifferenz zwischen der Drehachse und der Peripherie gibt. Dies liegt daran, dass das Lebensmittel in der Mitte der Drehachse während des Erhitzens seine Position nicht effektiv ändern kann.

Die Forscher haben Wasser in einer Plastikschale mit Gitterteilung erhitzt und die Temperatur an verschiedenen Positionen der Drehscheibe eines Mikrowellenherds mit einer Wärmebildkamera angezeigt. Die Temperatur am Rand der Drehscheibe ist gleichmäßig, aber in der Mitte gibt es deutliche Temperaturunterschiede. | Krishnamoorthy Pitchai et al.

Abgesehen von diesen Faktoren hängt die ungleichmäßige Mikrowellenerhitzung auch von der Zusammensetzung und der geometrischen Form des Lebensmittels ab, und dies kann auch durch die Verbesserung des Designs des Mikrowellenherds nicht vermieden werden.

Zum Beispiel ist die Heizwirkung von Wasser und Fett in Lebensmitteln bei gleicher Mikrowellenintensität sehr unterschiedlich. Wenn man Fleisch mit Mikrowellen erhitzt, bemerkt man oft, dass der fette Teil zuerst sehr heiß wird – dies liegt daran, dass die spezifische Wärmekapazität von Fett viel kleiner ist als die von Wasser. Die Effizienz, mit der Fett Mikrowellen absorbiert und Wärme erzeugt, ist nicht so hoch wie die von Wasser, aber es braucht weniger Energie, um die Temperatur stärker zu erhöhen.

Um das Essen wirklich gleichmäßig warm zu bekommen, ist es am besten, es mittendrin anzuhalten, herauszunehmen und umzudrehen.

Quellen

[1] https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0031-9120/39/1/006

[2] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0260877407001434

[3] https://ieeexplore.ieee.org/document/4181134

[4] https://pubs.aip.org/aapt/pte/article-abstract/28/7/474/270637/Standing-waves-in-a-microwave-oven

[5] https://www.researchgate.net/publication/282231090_Heating_Performance_Assessment_of_Domestic_Microwave_Ovens

Dieser Artikel stammt aus dem WeChat-Account "Guokr" (ID: Guokr42). Autor: Chuang Qiaoyu. 36Kr hat die Veröffentlichung mit Genehmigung vorgenommen.