Новости всё Наука - iCity.life Липецк

Пара минут в микроволновке — и порция разогрета без лишних хлопот. Но как ни привычен этот агрегат на наших кухнях, сомнения гложут душу: вдруг СВЧ-излучение вредит здоровью? Не портятся ли продукты, не уничтожаются ли витамины?

Эффект разогрева пищи микроволнами обнаружил американский физик Перси Спенсер в 1942 году. Исследователь не растерялся и уже через три года запатентовал метод сверхвысокочастотного излучения (или просто микроволн) для приготовления еды. По мере развития технологий размер печек уменьшался, и теперь это просто небольшой ящик. Некоторые особо продвинутые модели обеспечены доступом в интернет и умеют скачивать рецепты блюд.

Как проверить безопасность микроволновки

Источником микроволн в печке служит магнетрон. Для его работы требуется напряжения порядка трех-четырех киловольт. В сети напряжение — 220 вольт, поэтому устройство питается через трансформатор. Электроны вылетают с катода магнетрона, когда подаваемое напряжение раскаляет его. Под воздействием электромагнитного поля отрицательно заряженные частицы вращаются вокруг катода, взаимодействуя с переменными электрическими полями и поддерживая колебания резонаторов. Образовавшиеся электромагнитные волны поступают в печь по каналу с металлическими стенками (волноводу), отражающими СВЧ-излучение.

 

CC BY 2.0 / HCRS Home Labor Page / Magnetron in its box

Магнетрон микроволновой печи Samsung

Нить накала магнетрона — горячая, как и весь магнетрон. Поэтому рядом размещают вентилятор, охлаждающий устройство потоком воздуха. Также вентилятор способствует теплообмену между слоями воздуха с разной температурой, за счет чего пища прогревается более равномерно. 

СВЧ-печки работают на микроволновом излучении с длиной волн 12,25 сантиметров, что соответствует частоте 2450 мегагерц. Такое значение зарезервировано специально, чтобы бытовые приборы не создавали помехи устройствам связи, тоже работающим на микроволнах. Проверить параметры излучения можно в домашних условиях. Достаточно убрать из печки вращающуюся подложку, сунуть туда крупную шоколадку и включить агрегат на минуту. Измерив расстояние между сильно расплавленными участками плитки, получим примерно половину длины волны излучения. Для эксперимента годится также поддон с тертым сыром или сосиска. 

 

© РИА Новости / Екатерина Чеснокова

Шоколад на статичной подложке расплавился в месте, куда падают электромагнитные волны

Воздействия СВЧ-излучения на организм можно не бояться, оно надежно отгорожено от внешнего мира конструкцией печки. Дверца же оборудована "защитой от дурака" — стоит открыть ее, и магнетрон выключается. К корпусу дверца прижимается диэлектрическим уплотнителем.

Чтобы проверить, плотно ли прилегает дверца микроволновки, положите внутрь мобильный телефон и позвоните на него. Печку при этом не включайте! Сотовые работают на частоте около тысячи мегагерц — это тоже микроволны. Если абонент недоступен, значит, дверца исправно защищает от излучения. При прохождении сигнала стоит задуматься о ремонте или приобретении новой печки. 

Сохраняет витамины, испаряет воду

СВЧ-излучение действует только на дипольные молекулы. На одном их конце — положительный заряд, на другом — отрицательный. Таковы молекулы воды, жиров и сахара. 

В разогреваемом продукте молекулы разбросаны хаотично, а при включении магнетрона мигом выстраиваются плюсами и минусами в разные стороны. Но направление поля постоянно меняется, и молекулы поворачиваются туда-сюда, в соответствии с законами физики. Молекула-диполь в СВЧ-печи совершает 4,9*109 колебаний в секунду. Быстро двигаясь, молекулы приобретают кинетическую энергию, то есть нагреваются. 

Также молекулы сопротивляются перемещению друг относительно друга. Чем выше вязкость раствора, тем на меньшую величину могут поворачиваться молекулы-диполи под действием переменного поля СВЧ. Наибольшую амплитуду будут иметь диполи воды, и соответственно — более высокую кинетическую энергию и температуру, чем молекулы жиров, белков и углеводов. Поэтому пища будет разогреваться в основном именно за счет поглощения энергии СВЧ-поля молекулами воды.

 

© Иллюстрация РИА Новости, Алина Полянина

Дипольные молекулы "выстраиваются" согласно приложенному электрическому полю

"В больших молекулах жиров, белков и полисахаридов, когда они еще и взаимодействуют с окружающими молекулами, такие повороты затруднены множеством водородных, пептидных и других связей. Поэтому их температура повышается намного медленнее, чем у молекул воды", — рассказывает Тимофей Пашовкин, заведующий лабораторией биологических эффектов неионизирующих излучений Института биофизики клетки РАН. 

При превышении энергии волны над энергией таких связей большие молекулы могут разрываться, но в организме, когда пища переваривается, питательные вещества и так постоянно расщепляются под действием различных ферментов. Внутри или вовне это происходит — суть процесса не меняется.

"При увеличении температуры молекулы белков распадаются независимо от того, каким образом приготавливается пища, на плите или в микроволновой печи. Отличие в том, что на плите высокая температура передается от стенки посуды к центру еды, а в микроволновой печи нагрев осуществляется сразу по всему объему", — поясняет эксперт. 

Вращение в СВЧ-печи позволяет быстро усреднить температуру внутри продукта, поскольку весь его объем проходит через зоны максимального нагрева. Жиры и углеводы разогреваются больше не от СВЧ-волн, а из-за повышения температуры водной составляющей любой пищи, то есть не продукт находится в кипящей воде, а вода кипит во всем его объеме.

Что же касается вкусовых качеств, действительно, приготовленная или даже разогретая в микроволновке пища их несколько утрачивает. Дело в том, что продукты, лишенные жиров и сахаров, разогреваются в печке только через молекулы воды. Поэтому они в большей степени, чем, например, при жарке, испаряются. Неудивительно, что диетическая куриная грудка или индейка, почти лишенная жиров, побывав в СВЧ-печи, становится жестковатой.