Mikrowellenherd: Technik zum schnellen Kochen

Mikrowellenherd: Technik zum schnellen Kochen

 

Mikrowellengeräte dienen dem schnellen Auftauen, Erhitzen oder auch Garen von Lebensmitteln. Sie eignen sich bevorzugt zum Erwärmen bereits vorgefertigter Gerichte und zum Auftauen von Tiefkühlkost.

 

 Mikrowellenerzeugung

 

Als Mikrowellen bezeichnet man das Frequenzgebiet elektromagnetischer Strahlen, welches sich im Bereich von 1 GHz (10⁹ Hz) bis zu 1 THz (10¹² Hz) bewegt. Die Mikrowellen nehmen somit das Grenzgebiet zwischen den Radiostrahlen (< 1 GHz) und den Infrarotstrahlen (> 1 THz) ein.

 

Die elektromagnetischen Strahlen werden von einem Mikrowellengenerator, dem Magnetron, erzeugt. Er besteht aus einer Vakuumröhre mit einer stabförmigen Glühkathode und einer dazu konzentrisch angeordneten Anode, die an eine Spannungsquelle angeschlossen sind. Die Röhre befindet sich in einem kontinuierlich magnetischen Feld, das von einer stromdurchflossenen Spule erzeugt wird. Die Kathode ist eine negativ geladene Elektrode, an der Elektronen austreten. Diese werden vom Magnetfeld abgelenkt und in Bahnen gezwungen, die um die Kathode laufen. Dabei beeinflusst die Stärke des Magnetfeldes die Bahnkrümmung und die Umlauffrequenz der Elektronen. Treffen nun die Elektronen auf die Anode, so entsteht ein Elektronenstrom, der die Quelle der im Magnetron erzeugten elektromagnetischen Strahlung darstellt. Die Frequenz der Strahlung entspricht der Umlauffrequenz der Elektronen im Magnetfeld.

 

 Strahlungsgang in Mikrowellengeräten

 

Die im Magnetron erzeugten Mikrowellen werden von einer Antenne, dem Koppelstift, über einen Hohlleiter in den Garraum eingespeist, um dort das Gargut zu erwärmen. Vor der Einkopplung befindet sich ein Reflektor, dessen Flügel aus Blech bestehen. Ist das Mikrowellengerät eingeschaltet, so dreht sich auch der Rotor im kontinuierlichen Betrieb. Die Mikrowellen, die vom Magnetron aus in den Garraum eingespeist werden, werden beim Auftreffen auf die Flügel ständig unterschiedlich reflektiert, sodass sich die elektromagnetischen Strahlen gleichmäßig im Garraum verteilen.

 

Der aus Metall bestehende Garraum wirkt wie ein Hohlraumresonator, denn die Innenmaße sind auf die Wellenlänge der Mikrowellen abgestimmt. Die von den Wänden reflektierten Wellen unterstützen jeweils die ankommenden.

 

Das Gargut verhält sich im Mikrowellengerät wie ein Dielektrikum zwischen den Platten eines Kondensators, der an eine Hochfrequenzspannung angeschlossen ist. Ein Dielektrikum ist ein elektrischer Nichtleiter, der beim Einwirken eines elektrischen Feldes durch Ladungstrennung ein Gegenfeld aufbaut. Die Moleküle des Dielektrikums werden infolge des zwischen den Kondensatorplatten wirkenden elektrischen Feldes laufend elektrisch umpolarisiert und fangen im Frequenzbereich der Mikrowelle an zu schwingen. Als Folge der Molekülbewegung entsteht Wärme. Die Aufgabe des Plattenkondensators übernehmen im Mikrowellengerät die Wände, an denen die Strahlen reflektiert werden. Bei der Umwandlung der Mikrowellenenergie in Wärme schwächen sich die Mikrowellen ab, dringen aber dennoch ins Innere des Gargutes vor. So entsteht gleichzeitig Wärme in den äußeren und tiefer liegenden Schichten des Lebensmittels. Die Erwärmung der tieferen Schichten sowie des Kerns erfolgt zusätzlich durch Wärmeleitung von außen nach innen.

 

 Eigenschaften

 

Bei Mikrowellengeräten werden verschiedene Eigenschaften der elektromagnetischen Strahlung ausgenutzt. So werden Mikrowellen von metallischen Flächen reflektiert, ohne dass es dabei zu einer wesentlichen Erwärmung kommt. Behälter aus Glas, Keramik oder Kunststoff werden durchdrungen, und auch hier findet keine direkte Erwärmung der Materialien statt. Speisen und Wasser (elektrische Nichtleiter) hingegen nehmen Mikrowellen auf (Absorption) und wandeln sie in Wärme um. Je größer der Wasservorrat ist, desto schneller werden die Speisen erwärmt. Die Leistung der Mikrowellengeräte (maximal 500 W-1000 W) lässt sich vom Benutzer über verschiedene Bedienelemente entsprechend der Funktionen Auftauen, Erhitzen oder Garen einstellen.

 

Die Behälter für Lebensmittel, die im Mikrowellengerät erwärmt werden sollen, müssen aus Glas, Keramik oder Kunststoff bestehen. Metalltöpfe und -folien sind ungeeignet, da sie die Strahlen und damit die Energie reflektieren und nicht an das Gargut heranlassen.

 

Zur Vermeidung von Gesundheitsschäden und Funkverkehrsstörungen muss ein sauberes Schließen der Gerätetür gewährleistet sein, damit möglichst wenig Strahlung nach außen dringt. Das Sichtfenster in der Tür ist zum Garraum hin mit einem Lochblech versehen, sodass die Mikrowellen vollständig reflektiert werden.