Где изобрели микроволновую печь

Микроволно́вая печь (также СВЧ-печь; устар. микрово́лновая [1] ; разг. микроволно́вка) — электроприбор, позволяющий совершать разогрев водосодержащих веществ благодаря электромагнитному излучению дециметрового диапазона (обычно с частотой 2450 МГц) и предназначенный для быстрого приготовления, подогрева или размораживания пищи.

В промышленности эти печи используются для сушки, разморозки, плавления пластмасс, разогрева клеев, обжига керамики и т. д. В некоторых промышленных печах частота излучения может изменяться (так называемые англ. variable frequency microwave, VFM ).

В отличие от классических печей (например, духовки или русской печи), разогрев пищи в СВЧ-печи происходит не только с поверхности разогреваемого тела, но и по его объёму, содержащему полярные молекулы (например, воды), так как радиоволны данной частоты проникают и поглощаются пищевыми продуктами примерно на 1,5 — 2,5 см по глубине от поверхности. Это сокращает время разогрева пищи; средняя скорость нагрева в СВЧ-печах составляет 0,3—0,5 °С в секунду.

Содержание

Принцип работы [ править | править код ]

В печи происходит диэлектрический нагрев веществ, содержащих полярные молекулы. Электрическая компонента электромагнитных волн ускоряет движение молекул, обладающих дипольным моментом, а межмолекулярное трение приводит к поглощению электромагнитного излучения и увеличению температуры вещества.

Большинство бытовых СВЧ-печей работает на частоте 2450 МГц,а некоторые индустриальные модели в США — на частоте 915 МГц. Частота выбрана по практическим и конструктивным соображениям:

Внешние изображения
Спектр поглощения воды в микроволновом диапазоне
(Частота возрастает влево; точка 2,45 ГГц отмечена жирной вертикальной чертой)
	http://www1.lsbu.ac.uk/water/images/dielectric_loss_1.gif

• Частота должна лежать внутри спектра поглощения воды (он широк и меняется с температурой, в интересном с практической точки зрения диапазоне поглощение увеличивается с частотой);
• С другой стороны, глубина проникновения радиоволн в нагреваемый объект должна лежать в районе нескольких сантиметров (чем ниже частота — тем больше глубина проникновения [2] );
• Источник излучения — магнетрон — мощностью от 500 Вт должен обладать приемлемыми эффективностью, стоимостью, габаритами;
• Частота должна находиться в разрешенном выделенном радиодиапазоне частот. В данном случае ISM диапазон (англ.) русск. был выделен в 1947 году [3] , вскоре после изобретения микроволновой печи.

Мощность печи [ править | править код ]

Мощность бытовых СВЧ-печей варьируется в диапазоне от 500 до 2500 Вт и выше. Практически все бытовые печи позволяют пользователю регулировать мощность, используемую для разогрева. Для этого в недорогих моделях печей нагреватель (магнетрон), согласно установленному значению мощности, периодически включается и выключается, изменяя среднее количество подаваемой энергии (такой способ широко используется также во многих других нагревательных приборах, например, утюгах, нагревателях).

Устройство [ править | править код ]

Основные компоненты магнетронной микроволновой печи:

• металлическая, с металлизированной дверцей, камера (в которой концентрируется высокочастотное излучение, например 2450 МГц), куда помещаются разогреваемые продукты;
• трансформатор — источник высоковольтного питания магнетрона;
• цепи управления и коммутации;
• непосредственно СВЧ-излучатель — магнетрон;
• волновод для передачи излучения от магнетрона к камере;
• вспомогательные элементы:

• вращающийся столик — необходим для равномерного разогрева продукта со всех сторон, либо вращающаяся антенна в печах с неподвижным столом;
• схемы и цепи, обеспечивающие управление (таймер) и безопасность (блокировки режимов) устройства;
• вентилятор, охлаждающий магнетрон и проветривающий камеру.

Разновидности [ править | править код ]

По типу конструкции микроволновые печи подразделяются на:

• соло — только СВЧ излучение, без гриля и конвекции;
• с грилем — содержит встроенный электрогриль;
• с конвекцией — специальный вентилятор нагнетает в камеру горячий воздух, обеспечивая тем самым более равномерное пропекание, аналогично духовке.

• с вращающимся столом,
• с неподвижным столом.

По типу управления микроволновые печи делятся на:

• механические — используются механические регуляторы времени и мощности,
• кнопочные — пульт управления состоит из набора кнопок,
• сенсорные — используются кнопки сенсорного типа.

История [ править | править код ]

Американский инженер Перси Спенсер впервые заметил способность сверхвысокочастотного излучения к нагреванию продуктов и запатентовал микроволновую печь. В момент изобретения Спенсер работал в компании Raytheon, занимающейся изготовлением оборудования для радаров. По легенде, когда он проводил эксперименты с очередным магнетроном, Спенсер заметил, что кусок шоколада в его кармане расплавился. По другой версии, он заметил, что нагрелся бутерброд, положенный на включённый магнетрон.

Патент на микроволновую печь был выдан в 1946 году. Первая в мире СВЧ-печь «Radarange» была выпущена в 1947 году фирмой Raytheon и была предназначена не для приготовления пищи, а для быстрого размораживания продуктов и использовалась исключительно военными (в солдатских столовых и столовых военных госпиталей). Её высота была примерно равна человеческому росту, масса 340 кг, мощность — 3 кВт, что примерно в два раза больше мощности современной бытовой СВЧ-печи. В 1949 году началось их серийное производство. Стоила эта печь около $3000.

25 октября 1955 года американская компания «Tappan Company» впервые представила бытовую микроволновую печь.

Первая серийная бытовая микроволновая печь была выпущена японской фирмой Sharp в 1962 году. Первоначально спрос на новое изделие был невысок.

В СССР с начала 80-х микроволновые печи выпускались на заводах:

• ЗИЛ (модель «ЗИЛ») и Южный машиностроительный завод (модель «Мрия МВ»)
• Тамбовский завод «Электроприбор» (Модель «Электроника»);
• Днепровский машиностроительный завод им. Ленина (ДМЗ) выпускал «Днепрянка-1» (1990 г, 32 литра, магнетрон М-105-1, потребляемая мощность 1300 ватт, мощность СВЧ-излучения 600 ватт, масса 41 кг, цена 350 руб) [4] и «Днепрянка-2» [5] .

Утверждение о советском приоритете [ править | править код ]

17 мая 2011 года газета «Труд» сообщила, что в её номере от 13 июня 1941 года была опубликована заметка с описанием специальной установки, использовавшей токи ультравысокой частоты для обработки мясных продуктов, которая была разработана в лаборатории магнитных волн Всесоюзного научно-исследовательского института мясной промышленности [6] .

Вопросы безопасности [ править | править код ]

Электромагнитная безопасность [ править | править код ]

Воздействия микроволн на человека сводится к тепловым эффектам (локальному перегреву), проявляющимся в ожогах и катарактах. Советские учёные также отмечали психоневрологические эффекты (усталость, головная боль) [7] , причины нетеплового воздействия не изучены [8] .

Человек может почувствовать микроволновое излучение (ощутив нагрев) при плотности мощности 20-50 мВт/см²). Длительное облучение на уровне свыше 100 мВт/см² может привести к появлению катаракт и временному бесплодию. Безопасным стандарт ANSI считает уровень 10 мВт/см², предельный уровень для микроволновых печей установлен в 1 мВт/см² в пяти сантиметрах от печи. Европейский стандарт считает безопасным уровнем 10 мкВт/см² (0,01 мВт/см²) на расстоянии 50 см от печи [9] . Российские нормы (СанПиН 2.2.4./2.1.8.055-96) следуют европейскому стандарту [8] для населения; для персонала, обслуживающего микроволновую технику, нормы значительно выше.

Микроволновые печи на момент их изготовления соответствуют строгим стандартам, регламентирующим как излучение вне печи, так и блокировки, предотвращающие работу печи при открытой дверце [7] . В процессе использования материалы двери снашиваются, потому обычно существует больший предел излучения для старых печей (5 мВт/см² в стандарте ANSI). Исследования печей, эксплуатировавшихся в США в 1970 году, показали, что значительная их часть (20-30%) излучала существенно выше предела, причём результаты сильно зависели от качества обслуживания [10] .

Меры предосторожности при эксплуатации [ править | править код ]

Микроволновое излучение не может проникать внутрь металлических предметов, поэтому невозможно приготовить еду в металлической посуде.

Нежелательно помещать в микроволновую печь посуду с металлическим напылением («золотой каёмочкой») — даже этот тонкий слой металла сильно нагревается вихревыми токами, что может разрушить посуду в области металлического напыления.

Нельзя нагревать в микроволновой печи жидкость в герметично закрытых ёмкостях и целые птичьи яйца — из-за сильного испарения воды внутри создаётся высокое давление, поэтому они могут взорваться. Из этих же соображений нежелательно сильно разогревать сосисочные изделия, обтянутые полиэтиленовой плёнкой (либо перед разогревом надо проткнуть каждую сосиску вилкой).

Запрещено включать пустую микроволновку. Необходимо как минимум поставить в неё стакан воды [11] .

Разогревая в микроволновке воду, также следует соблюдать осторожность — вода способна к перегреванию, то есть к нагреванию выше температуры кипения. Перегретая жидкость способна почти мгновенно вскипеть от неосторожного движения. Это относится не только к дистиллированной воде, но и к любой воде, в которой содержится мало взвешенных частиц. Чем более гладкой и однородной является внутренняя поверхность сосуда с водой, тем выше риск. Если у сосуда узкое горлышко, то велика вероятность, что в момент начала кипения перегретая вода выльется и обожжёт руки.

Современную жизнь довольно трудно представить без микроволновой печи. С ее появлением открылись новые возможности в разогреве пищи. В СВЧ-печи можно также и готовить довольно вкусные блюда за кратчайшие сроки. Узнаем, кто придумал такой необходимый прибор, как микроволновка.

Кто изобрел бытовую микроволновую печь?

Существует две версии создания электроприбора. Согласно первой, история микроволновки началась во время Второй мировой войны: технику придумали в Германии для немецких военных. Позже чертежи немецкой микроволновки попали в другие страны, в том числе и в СССР.

По второй версии, изобретение микроволновой печи принадлежит ученому и инженеру из США Перси Лебарону Спенсеру.

Во время одного из экспериментов Спенсер заметил воздействие магнитных волн на конфету, лежавшую в его кармане. После этого ученый попробовал произвести похожий опыт, только с попкорном. Результат был аналогичным.

Проведя ряд экспериментов, 8 октября 1945 года Спенсер регистрирует первый патент. Спустя два года микроволновки поступили в производство, но использовались они только военными для быстрой разморозки еды.

Биография Перси Лебарона Спенсера

Будущий изобретатель родился в штате Мэн 9 июля 1894 года. Когда Спенсеру было три года, умер его отец, и мальчика отправили на воспитание к тетке.

В 12 лет Спенсер начал работать в прядильне, при этом не получив даже среднего образования.

Перси Спенсер в молодости

В 1925 году Перси устраивается на работу в только появившуюся компанию Radarange, которая занималась разработкой оборудования для радаров.

В 1945 он делает самое великое открытие в своей жизни — нагревание продуктов под СВЧ-излучением.

Первые в мире микроволновки

Первые электрические приборы из этой серии поступили в пользование только в 1947 году, но они были только у военных. Первые образцы принадлежат компании Radarange.

Первые микроволновые печи от фирмы Radarange

Размеры устройств были внушительными: около 1,8 метра в ширину и около двух в высоту. Масса первых СВЧ-печей составляла примерно 300 килограммов, поэтому для передвижения электроприбора требовалось несколько человек.

Большинство образцов имели прозрачное окошко, позволяющее следить за таянием пищи. Для охлаждения этого гиганта использовалась обычная вода, а для работы требовалось много электроэнергии. В итоге стоимость была весьма высока — каждое устройство стоило порядка трех тысяч долларов.

Споры ученых

После того как Спенсер создал прибор, ученые разделились на две группы. Часть считали, что устройство безопасно и люди могут использовать без опасений за здоровье. Другие утверждали, что электроприбор может привести к развитию опасных заболеваний, таких как онкология.

При этом за все время от изобретателей печи противопоказаний не поступало. Противники микроволновок уверяли, что в печи нельзя разогревать детские продукты и молоко из-за отрицательного воздействия СВЧ-волн.

Кроме того, при пропускании молекул воды через микроволны часть излучения остается в пище. Это может способствовать снижению гемоглобина в крови и увеличению холестерина.

Мифы о микроволновой печи

С момента происхождения СВЧ-печей и по сей день существует много ложной информации об устройствах. Вот самые распространенные:

• Молекулярное строение продуктов после микроволновой печи меняется, и они становятся опасными. На самом деле движение молекул воды ускоряется, и продукты за счет этого нагреваются. Все, что может случиться с пищей, — локальный перегрев, который приведет к подгоранию или снижению полезных веществ в продуктах.
• Еда после микроволновки может показаться другой на вкус, но при этом никаких изменений молекулярного состава не происходит. Просто прибор нагревает пищу одинаково со всех сторон, из-за этого влага распределяется равномерно, в отличие от духовки или сковородки.
• Качество разогрева в микроволновках не зависит от цены прибора. Об этом говорит ряд проведенных экспериментов с приборами разных ценовых категорий. При покупке дорогой СВЧ-печи пользователь платит за качество сборки, за бренд и за безопасность. Ведь многие неизвестные фирмы проходят неполную проверку или вообще не проверяют свою продукцию.
• Микроволновая печь облучает вредными лучами. Это неправда. При соблюдении безопасного расстояния в полтора метра человеку ничего не грозит.

Распространение СВЧ-печей

Несмотря на подозрения и опасения ученых, техника успешно набирала обороты продаж, ведь это была удобная и практичная вещь в быту. Сам изобретатель не сомневался в успехе своего продукта, так как считал его незаменимым. Рассмотрим этапы развития микроволновки:

• Самые первые бытовые микроволновки были громадных размеров. Изначально их применяли только военные, но уже к 1949 году началось серийное производство, и электрические приборы появились в богатых домах. Стоимость устройства равнялась трем тысячам долларов.
• СВЧ-печи совершенствуются и к 1962 году становятся намного доступнее. Цена за один аппарат снизилась в несколько раз.
• В 1966 году была изобретена вращающаяся подставка, позволяющая равномерно распределять исходящие микроволны на блюдо.
• К 1979 году электрозатратность микроволновки снижается благодаря установке микропроцессора. Добавляется и другая полезная функция — автоматическое выключение.

Микроволновые печи, оснащенные микропроцессором

Проблемы распространения микроволновых печей

Электроприборы распространялись по всему миру очень быстро из-за возможности готовить в кратчайшие сроки вкусную еду. Но в Советском Союзе устройство было запрещено. Выдвигался лозунг: «Защитим своих граждан!» Все из-за исследований советских ученых, которые пришли к следующим выводам:

• Процесс распада веществ ускоряется из-за воздействия микроволн.
• В пище, пропущенной через микроволны, появлялись раковые образования. Они возникали из-за взаимодействия волн, воды и видоизмененных белков.
• Из-за неправильной структуры потребляемой еды изменяется метаболизм.
• В нашей крови образуются раковые клетки.
• Вокруг микроволновой печи образуется поле, которое пагубно воздействует на здоровье человека, находящегося в этом поле.
• Продукты питания, приготовленные в СВЧ-печи, могут привести к нарушению защитных функций человека.
• Может произойти нарушение работы желудка.

Вывод

Микроволновые печи прошли долгий период развития. Они год от года становились лучше, удобнее в использовании и доступнее. Также большой вклад в появление микроволновой печи сделали выдающиеся физики — Альберт Эйнштейн и Джеймс Максвелл.

История изобретения микроволновой печи весьма интересна. Так как это устройство стало очевидным техническим прорывом и сыграло большую роль в изменении повседневной жизни людей, история его создания обросла множеством разнообразных легенд.

История создания: альтернативные версии

По одной из версий, инженер, работающий в компании «Raytheon», которая специализировалась на изготовлении техники для нужд военного времени, Перси Спенсер проводил испытания сделанного им излучателя сверхвысокочастотных волн.

Когда Перси принял решение перекусить, в кармане своих брюк он нашел не шоколадный батончик, а массу, по виду напоминающую пасту. Инженер понял, что волны сконструированного им устройства разогрели шоколад. Чтобы убедиться в правильности своих догадок, на следующий день Спенсер вместе со своим коллегой провели эксперимент, в котором выяснили, как действуют микроволны на яйца. Подвергнутый излучению мощностью в 10 кВТ, продукт очень быстро взорвался, едва не забрызгав рядом стоявших исследователей. После всех проведенных испытаний, Перси Спенсер усовершенствовал свое изобретение, построив ограждения для повышения плотности поля магнетических волн. Таким образом, пища разогревалась, достигая температур значительной величины. Это случайное событие и дало старт новому бизнесу, приносящему многомиллионные прибыли.

Но это лишь одна из версий. Существует мнение, что эта история была придумана работниками прессы. Над изобретением микроволновой печи долго и кропотливо трудились многие люди. Компания «Raytheon», работником которой и был Перси Спенсер, изготавливала технику для военных нужд, и в течении Второй Мировой войны это приносило ей неплохой доход. Но после окончания боевых действий значительно возрос риск прекращения поступления прибыли из-за ненадобности продукции, производимой компанией. И «Raytheon» решила адаптировать производство для мирной жизни. Задумка по производству «микроволновок» была выработана и озвучена на совещании Спенсером. Руководство ее одобрило и дало старт изготовлению данных устройств.

Патент на изобретение

Так или иначе, в октябре 1945 года Перси Спенсер смог зарегистрировать патент на устройство для приготовления пищи посредством магнитных волн. Но на доведение аппарата до необходимого высокого уровня потребовалось еще 2 года работы. Только в 1947 году компания «Raytheon» начала выпуск первых в мире СВЧ-печей.

Неоднозначное восприятие практического использования

Изначально люди относились к новому изобретению достаточно осторожно, т. к. аппарат быть громоздким и охлаждался лишь водой. Но дальнейшая работа над усовершенствованием печей дала свой результат. Люди, которые могли позволить себе приобрести новинку, подогревали пищу намного быстрее, чем раньше, готовили из более свежих продуктов. Неожиданно для изобретателей, пользователи открыли новые возможности микроволновых печей: они использовали их для производства кожи и пробок, чтобы сделать продукты пригодными для производства.

Применение микроволновых печей в настоящее время

Сейчас это устройство есть практически на каждой кухне мира. Оно значительно упростило процесс приготовления и разогревания пищи и облегчило жизнь миллионам людей. Производители совершенствуют аппараты, доводя до абсурда их формы и возможности, чтобы удовлетворить возрастающие нужды населения.