Horno microondas

Un horno microondas, horno de microondas o simplemente microondas es un horno eléctrico que calienta y cocina alimentos exponiéndolos a radiación electromagnética en el rango de frecuencia de microondas. Esto induce a las moléculas polares del alimento a rotar y producir energía térmica en un proceso conocido como calentamiento dieléctrico. Los hornos de microondas calientan los alimentos de manera rápida y eficiente porque la excitación es bastante uniforme en los 25 a 38 mm (1 a 1,5 pulgadas) exteriores de un alimento homogéneo con alto contenido de agua.

El desarrollo del magnetrón de cavidad en el Reino Unido hizo posible la producción de ondas electromagnéticas de una longitud de onda suficientemente pequeña (microondas). Al ingeniero estadounidense Percy Spencer generalmente se le atribuye la invención del horno de microondas moderno después de la Segunda Guerra Mundial a partir de la tecnología de radar desarrollada durante la guerra. Llamado "Radarange", se vendió por primera vez en 1946.

Más tarde, Raytheon obtuvo la licencia de sus patentes para un horno de microondas de uso doméstico que introdujo Tappan en 1955, pero aún era demasiado grande y costoso para el uso doméstico general. Sharp Corporation introdujo el primer horno de microondas con plato giratorio entre 1964 y 1966. El horno de microondas de encimera fue introducido en 1967 por Amana Corporation. Después de que los hornos de microondas se volvieron asequibles para uso residencial a fines de la década de 1970, su uso se extendió a las cocinas comerciales y residenciales de todo el mundo. Además de cocinar alimentos, los hornos de microondas se utilizan para calentar en muchos procesos industriales.

Los hornos de microondas son un electrodoméstico de cocina común y son populares para recalentar alimentos cocinados previamente y cocinar una variedad de alimentos. Calientan rápidamente alimentos que pueden quemarse fácilmente o volverse grumosos si se cocinan en sartenes convencionales, como mantequilla caliente, grasas, chocolate o papilla. Los hornos de microondas no suelen dorar ni caramelizar directamente los alimentos, ya que rara vez alcanzan la temperatura necesaria para producir reacciones de Maillard. Se producen excepciones en los casos en que el horno se utiliza para calentar aceite para freír y otros elementos aceitosos (como el tocino), que alcanzan temperaturas mucho más altas que las del agua hirviendo.

Los hornos de microondas tienen un papel limitado en la cocina profesional, porque las temperaturas del rango de ebullición de un horno de microondas no producirán las reacciones químicas sabrosas que se producirán al freír, dorar u hornear a una temperatura más alta. Sin embargo, dichas fuentes de calor intenso pueden añadirse a los hornos de microondas en forma de un horno de microondas de convección.

Historia

Primeros desarrollos

La explotación de ondas de radio de alta frecuencia para calentar sustancias fue posible gracias al desarrollo de transmisores de radio de tubo de vacío alrededor de 1920. En 1930, la aplicación de ondas cortas para calentar tejido humano se había convertido en la terapia médica de diatermia. En la Feria Mundial de Chicago de 1933, Westinghouse demostró la cocción de alimentos entre dos placas de metal conectadas a un transmisor de onda corta de 10 kW y 60 MHz. El equipo de Westinghouse, dirigido por IF Mouromtseff, descubrió que los alimentos como bistecs y papas se podían cocinar en minutos.

La solicitud de patente de Estados Unidos de 1937 de Bell Laboratories establece:

Esta invención se refiere a sistemas de calentamiento de materiales dieléctricos y el objeto de la invención es calentar dichos materiales de manera uniforme y sustancialmente simultánea en toda su masa. ... Se ha propuesto por tanto calentar dichos materiales simultáneamente en toda su masa mediante la pérdida dieléctrica que se produce en ellos cuando se les somete a un campo de alta tensión y alta frecuencia.

Sin embargo, el calentamiento dieléctrico de baja frecuencia, como se describe en la patente antes mencionada, es (como el calentamiento por inducción) un efecto de calentamiento electromagnético, el resultado de los llamados efectos de campo cercano que existen en una cavidad electromagnética que es pequeña en comparación con la longitud de onda. del campo electromagnético. Esta patente proponía el calentamiento por radiofrecuencia, de 10 a 20 megahercios (longitud de onda de 30 a 15 metros, respectivamente).El calentamiento de las microondas que tienen una longitud de onda que es pequeña en relación con la cavidad (como en un horno de microondas moderno) se debe a los efectos de "campo lejano" que se deben a la radiación electromagnética clásica que describe la luz y las microondas que se propagan libremente lejos de su fuente. . Sin embargo, el efecto de calentamiento principal de todos los tipos de campos electromagnéticos, tanto en frecuencias de radio como de microondas, se produce a través del efecto de calentamiento dieléctrico, ya que las moléculas polarizadas se ven afectadas por un campo eléctrico que alterna rápidamente.

Magnetrón de cavidad

La invención del magnetrón de cavidad hizo posible la producción de ondas electromagnéticas de una longitud de onda suficientemente pequeña (microondas). El magnetrón fue un componente crucial en el desarrollo del radar de longitud de onda corta durante la Segunda Guerra Mundial. En 1937-1940, el físico británico Sir John Turton Randall, FRSE y colaboradores, construyeron un magnetrón de múltiples cavidades para las instalaciones de radar militares británicos y estadounidenses en la Segunda Guerra Mundial. Se necesitaba un generador de microondas de mayor potencia que funcionara en longitudes de onda más cortas, y en 1940, en la Universidad de Birmingham en Inglaterra, Randall y Harry Boot produjeron un prototipo funcional. Inventaron una válvula que podía producir pulsos de energía de radio de microondas en una longitud de onda de 10 cm, un descubrimiento sin precedentes.

Sir Henry Tizard viajó a los EE. UU. a fines de septiembre de 1940 para ofrecer el magnetrón a cambio de su ayuda financiera e industrial (ver Misión Tizard). Una primera versión de 6 kW, construida en Inglaterra por los Laboratorios de Investigación de General Electric Company, Wembley, Londres, fue entregada al gobierno de los EE. UU. en septiembre de 1940. El historiador estadounidense James Phinney Baxter III describió más tarde el magnetrón como "[l] carga valiosa jamás traída a nuestras costas". Se otorgaron contratos a Raytheon y otras empresas para la producción en masa del magnetrón.

Descubrimiento

En 1945, Percy Spencer, un ingeniero autodidacta estadounidense de Howland, Maine, descubrió accidentalmente el efecto de calentamiento de un haz de microondas de alta potencia. Empleado por Raytheon en ese momento, notó que las microondas de un equipo de radar activo en el que estaba trabajando comenzaron a derretir una barra de chocolate que tenía en el bolsillo. El primer alimento cocinado deliberadamente con el horno de microondas de Spencer fueron las palomitas de maíz, y el segundo fue un huevo, que explotó en la cara de uno de los experimentadores.

Para verificar su hallazgo, Spencer creó un campo electromagnético de alta densidad alimentando la energía de microondas de un magnetrón a una caja de metal de la que no tenía forma de escapar. Cuando se colocó comida en la caja con la energía de microondas, la temperatura de la comida aumentó rápidamente. El 8 de octubre de 1945, Raytheon presentó una solicitud de patente en los Estados Unidos para el proceso de cocción por microondas de Spencer, y pronto se colocó un horno que calentaba alimentos usando energía de microondas de un magnetrón en un restaurante de Boston para probarlo.

Otro descubrimiento temprano de la tecnología del horno de microondas fue realizado por científicos británicos que en la década de 1950 lo usaron para reanimar hámsteres congelados criogénicamente.

Disponibilidad comercial

En 1947, Raytheon construyó el "Radarange", el primer horno de microondas disponible comercialmente. Medía casi 1,8 metros (5 pies 11 pulgadas) de alto, pesaba 340 kilogramos (750 libras) y costaba alrededor de 5.000 dólares (58.000 dólares en 2020) cada uno. Consumía 3 kilovatios, unas tres veces más que los hornos de microondas actuales, y se enfriaba con agua. El nombre fue la entrada ganadora en un concurso de empleados. Uno de los primeros Radarange se instaló (y permanece) en la cocina del buque de carga/pasajeros de propulsión nuclear NS Savannah . Uno de los primeros modelos comerciales introducidos en 1954 consumía 1,6 kilovatios y se vendía por entre 2000 y 3000 dólares estadounidenses (entre 19 000 y 29 000 dólares en dólares de 2020). Raytheon licenció su tecnología a la empresa Tappan Stove de Mansfield, Ohio en 1952.Bajo contrato con Whirlpool, Westinghouse y otros importantes fabricantes de electrodomésticos que buscaban agregar hornos de microondas a juego a su línea de hornos convencionales, Tappan produjo varias variaciones de su modelo integrado desde aproximadamente 1955 hasta 1960. Debido al mantenimiento (algunas unidades se enfriaban con agua) , requisito incorporado y costo (US $ 1,295 ($ 13,000 en dólares de 2020)), las ventas fueron limitadas.

Sharp Corporation de Japón comenzó a fabricar hornos de microondas en 1961. Entre 1964 y 1966, Sharp introdujo el primer horno de microondas con plato giratorio, un medio alternativo para promover un calentamiento más uniforme de los alimentos. En 1965, Raytheon, buscando expandir su tecnología Radarange al mercado doméstico, adquirió Amana para brindar más capacidad de fabricación. En 1967, introdujeron el primer modelo doméstico popular, el Radarange de encimera, a un precio de 495 dólares (4000 dólares en 2020). A diferencia de los modelos Sharp, un agitador de modo accionado por motor en la parte superior de la cavidad del horno giraba y permitía que la comida permaneciera estacionaria.

En la década de 1960, Litton compró los activos de Franklin Manufacturing de Studebaker, que habían estado fabricando magnetrones y construyendo y vendiendo hornos de microondas similares al Radarange. Litton desarrolló una nueva configuración del horno de microondas: la forma corta y ancha que ahora es común. La alimentación del magnetrón también fue única. Esto dio como resultado un horno que podría sobrevivir en condiciones sin carga: un horno de microondas vacío donde no hay nada para absorber las microondas. El nuevo horno se mostró en una feria comercial en Chicago,y ayudó a iniciar un rápido crecimiento del mercado de hornos de microondas domésticos. El volumen de ventas de 40.000 unidades para la industria estadounidense en 1970 creció a un millón en 1975. La penetración en el mercado fue aún más rápida en Japón, debido a un magnetrón rediseñado menos costoso. Varias otras empresas se unieron al mercado y, durante un tiempo, la mayoría de los sistemas fueron construidos por contratistas de defensa, que estaban más familiarizados con el magnetrón. Litton era particularmente conocido en el negocio de los restaurantes.

Uso residencial

Si bien hoy en día es poco común, los principales fabricantes de electrodomésticos ofrecieron cocinas de microondas combinadas durante gran parte de la década de 1970 como una progresión natural de la tecnología. Tanto Tappan como General Electric ofrecieron unidades que parecían estufas/horno convencionales, pero que incluían la capacidad de microondas en la cavidad del horno convencional. Tales estufas eran atractivas para los consumidores, ya que tanto la energía de microondas como los elementos de calentamiento convencionales podían usarse simultáneamente para acelerar la cocción y no había pérdida de espacio en la encimera. La propuesta también resultó atractiva para los fabricantes, ya que el costo adicional de los componentes podría absorberse mejor en comparación con las unidades de mostrador, donde el precio era cada vez más sensible al mercado.

Para 1972, Litton (Litton Atherton Division, Minneapolis) introdujo dos nuevos hornos de microondas, con un precio de $349 y $399, para acceder al mercado estimado en $750 millones para 1976, según Robert I Bruder, presidente de la división. Si bien los precios se mantuvieron altos, se continuaron agregando nuevas características a los modelos domésticos. Amana introdujo el descongelamiento automático en 1974 en su modelo RR-4D y fue el primero en ofrecer un panel de control digital controlado por microprocesador en 1975 con su modelo RR-6.

A fines de la década de 1970 se produjo una explosión de modelos de mostrador de bajo costo de muchos de los principales fabricantes.

Los hornos de microondas, que anteriormente solo se encontraban en grandes aplicaciones industriales, se convirtieron cada vez más en un accesorio estándar de las cocinas residenciales en los países desarrollados. Para 1986, aproximadamente el 25% de los hogares en los EE. UU. tenían un horno de microondas, frente a solo el 1% en 1971; la Oficina de Estadísticas Laborales de EE. UU. informó que más del 90 % de los hogares estadounidenses tenían un horno de microondas en 1997. En Australia, un estudio de investigación de mercado de 2008 encontró que el 95 % de las cocinas tenían un horno de microondas y que el 83 % de ellas se usaban a diario. En Canadá, menos del 5 % de los hogares tenían un horno de microondas en 1979, pero más del 88 % de los hogares tenían uno en 1998. En Francia, el 40 % de los hogares tenían un horno de microondas en 1994, pero ese número aumentó al 65 %. para 2004.

La adopción ha sido más lenta en los países menos desarrollados, ya que los hogares con ingresos disponibles se concentran en electrodomésticos más importantes, como refrigeradores y hornos. En India, por ejemplo, solo alrededor del 5 % de los hogares poseía un horno de microondas en 2013, muy por detrás de los refrigeradores con un 31 % de propiedad. Sin embargo, los hornos de microondas están ganando popularidad. En Rusia, por ejemplo, el número de hogares con horno microondas creció de casi el 24 % en 2002 a casi el 40 % en 2008. Casi el doble de hogares en Sudáfrica poseían hornos microondas en 2008 (38,7 %) que en 2002 (19,8 %). %). La propiedad de hornos de microondas en Vietnam era del 16 % de los hogares en 2008, frente al 30 % de propiedad de refrigeradores; esta tasa aumentó significativamente desde el 6,7% de propiedad de hornos de microondas en 2002, con un 14% de propiedad de refrigeradores ese año.

Los hornos de microondas domésticos de consumo generalmente vienen con una potencia de cocción de 600 vatios y más (con 1000 o 1200 vatios en algunos modelos). El tamaño de los hornos de microondas domésticos puede variar, pero por lo general tienen un volumen interno de alrededor de 20 litros (1200 pulgadas cúbicas; 0,71 pies cúbicos) y unas dimensiones externas de aproximadamente 45 a 60 cm (1 pie 6 pulgadas a 2 pies 0 pulgadas) de ancho. , 35–40 cm (1 pie 2 pulg. – 1 pie 4 pulg.) de profundidad y 25–35 cm (9,8 pulg. – 1 pie 1,8 pulg.) de altura.

Los microondas pueden ser de plataforma giratoria o de superficie plana. Los hornos giratorios incluyen una placa o bandeja de vidrio. Los de cama plana no incluyen placa, por lo que tienen una cavidad plana y más ancha.

Por posición y tipo, el DOE de EE. UU. los clasifica en (1) encimera o (2) sobre la cocina y empotrados (horno de pared para un modelo de gabinete o cajón).

Los microondas tradicionales dependen de la energía interna de alto voltaje de un transformador de línea/red, pero muchos modelos más nuevos funcionan con un inversor. Los microondas inverter pueden ser útiles para lograr resultados de cocción más uniformes, ya que ofrecen un flujo continuo de potencia de cocción.

Un microondas tradicional solo tiene dos niveles de potencia de salida, completamente encendido y completamente apagado. Los ajustes de calor intermedios se logran mediante la modulación del ciclo de trabajo y el cambio entre potencia máxima y apagado cada pocos segundos, con más tiempo encendido para ajustes más altos.

Sin embargo, un tipo de inversor puede soportar temperaturas más bajas durante un período prolongado sin tener que apagarse y encenderse repetidamente. Además de ofrecer una capacidad de cocción superior, estos microondas generalmente son más eficientes energéticamente.

A partir de 2020 , la mayoría de los hornos de microondas de encimera (independientemente de la marca) vendidos en los Estados Unidos fueron fabricados por Midea Group.

Principios

Un horno de microondas calienta la comida pasando radiación de microondas a través de él. Las microondas son una forma de radiación electromagnética no ionizante con una frecuencia en la llamada región de microondas (300  MHz a 300  GHz). Los hornos de microondas usan frecuencias en una de las bandas ISM (industrial, científica, médica), que de otro modo se usan para la comunicación entre dispositivos que no necesitan una licencia para operar, por lo que no interfieren con otros servicios de radio vitales.

Los hornos domésticos funcionan con una frecuencia nominal de 2,45 gigahercios (GHz), una longitud de onda de 12,2 centímetros (4,80 pulgadas) en la banda ISM de 2,4 GHz a 2,5 GHz, mientras que los grandes hornos industriales/comerciales suelen utilizar 915 megahercios (MHz), 32,8 centímetros (12,9 pulgadas). ). El agua, la grasa y otras sustancias en los alimentos absorben la energía de las microondas en un proceso llamado calentamiento dieléctrico. Muchas moléculas (como las del agua) son dipolos eléctricos, lo que significa que tienen una carga positiva parcial en un extremo y una carga negativa parcial en el otro y, por lo tanto, giran mientras intentan alinearse con el campo eléctrico alterno de las microondas. . Las moléculas en rotación golpean a otras moléculas y las ponen en movimiento, dispersando así la energía.

Esta energía, dispersada como rotaciones moleculares, vibraciones y/o traslaciones en sólidos y líquidos, eleva la temperatura de los alimentos, en un proceso similar a la transferencia de calor por contacto con un cuerpo más caliente. Es un error común pensar que los hornos de microondas calientan los alimentos al operar con una resonancia especial de las moléculas de agua en los alimentos. Como se ha señalado, los hornos de microondas pueden funcionar a muchas frecuencias.

Antihielo

El calentamiento por microondas es más eficiente en agua líquida que en agua congelada, donde el movimiento de las moléculas está más restringido. La descongelación se realiza en un ajuste de baja potencia, lo que da tiempo para que la conducción lleve el calor a las partes aún congeladas de los alimentos. El calentamiento dieléctrico del agua líquida también depende de la temperatura: a 0 °C, la pérdida dieléctrica es mayor a una frecuencia de campo de aproximadamente 10 GHz, y para temperaturas de agua más altas a frecuencias de campo más altas. Una mayor potencia de vataje del horno de microondas resultará en tiempos de cocción más rápidos.

Grasas y azúcar

El calentamiento por microondas es menos eficiente con las grasas y los azúcares que con el agua porque tienen un momento dipolar molecular más pequeño. Los azúcares y los triglicéridos (grasas y aceites) absorben las microondas debido a los momentos dipolares de sus grupos hidroxilo o éster. Sin embargo, debido a la menor capacidad calorífica específica de las grasas y los aceites y a su mayor temperatura de vaporización, a menudo alcanzan temperaturas mucho más altas dentro de los hornos de microondas.Esto puede inducir temperaturas en el aceite o los alimentos grasos como el tocino muy por encima del punto de ebullición del agua, y lo suficientemente altas como para inducir algunas reacciones de dorado, de forma muy similar al asado convencional (Reino Unido: asado a la parrilla), estofado o fritura profunda. El mayor calor generado significa que calentar en el microondas alimentos con alto contenido de azúcar, almidón o grasa puede dañar algunos recipientes de plástico. Los alimentos con alto contenido de agua y con poco aceite rara vez exceden la temperatura de ebullición del agua y no dañan el plástico.

Escapes térmicos

El calentamiento por microondas puede causar fugas térmicas localizadas en algunos materiales con baja conductividad térmica que también tienen constantes dieléctricas que aumentan con la temperatura. Un ejemplo es el vidrio, que puede presentar una fuga térmica en un horno de microondas hasta el punto de derretirse si se precalienta. Además, las microondas pueden derretir ciertos tipos de rocas, produciendo pequeñas cantidades de roca fundida. Algunas cerámicas también se pueden derretir e incluso pueden volverse transparentes al enfriarse. La fuga térmica es más típica de los líquidos conductores de electricidad, como el agua salada.

Penetración

Otro concepto erróneo es que los hornos de microondas cocinan los alimentos "desde adentro hacia afuera", es decir, desde el centro de toda la masa de alimentos hacia afuera. Esta idea surge del comportamiento de calentamiento que se observa si una capa absorbente de agua se encuentra debajo de una capa seca menos absorbente en la superficie de un alimento; en este caso, la deposición de energía térmica dentro de un alimento puede exceder la de su superficie. Esto también puede ocurrir si la capa interna tiene una capacidad calorífica más baja que la capa externa, lo que hace que alcance una temperatura más alta, o incluso si la capa interna es más conductora térmicamente que la capa externa, lo que hace que se sienta más caliente a pesar de tener una temperatura más baja. Sin embargo, en la mayoría de los casos, con alimentos de estructura uniforme o razonablemente homogéneos, las microondas se absorben en las capas externas del artículo a un nivel similar al de las capas internas.

Según el contenido de agua, la profundidad de la deposición inicial de calor puede ser de varios centímetros o más con los hornos de microondas, en contraste con los métodos de calentamiento por convección o asado a la parrilla (infrarrojos) que depositan el calor en una capa delgada en la superficie de los alimentos. La profundidad de penetración de las microondas depende de la composición de los alimentos y la frecuencia, con frecuencias de microondas más bajas (longitudes de onda más largas) que penetran más.

Consumo de energía

En uso, los hornos de microondas pueden tener una eficiencia tan baja como el 50 % en la conversión de electricidad en microondas, pero los modelos energéticamente eficientes pueden superar el 64 % de eficiencia. Debido a que se usan con poca frecuencia, el horno de microondas residencial promedio consume solo 72 kWh por año. A nivel mundial, los hornos de microondas utilizaron aproximadamente 77 TWh por año en 2018, o el 0,3 % de la generación de electricidad mundial.

Un estudio de 2000 realizado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley encontró que el microondas promedio consumía casi 3 vatios de energía de reserva cuando no se usaba, lo que daría un total de aproximadamente 26 kWh por año. Los nuevos estándares de eficiencia impuestos por el Departamento de Energía de los Estados Unidos en 2016 requieren menos de 1 vatio, o aproximadamente 9 kWh por año, de energía de reserva para la mayoría de los tipos de hornos de microondas.

Componentes

Un horno de microondas consta de:

• una fuente de energía de alto voltaje, comúnmente un transformador simple o un convertidor de energía electrónico, que pasa energía al magnetrón
• un condensador de alto voltaje conectado al magnetrón, al transformador ya través de un diodo al chasis
• un magnetrón de cavidad, que convierte la energía eléctrica de alto voltaje en radiación de microondas
• un circuito de control de magnetrón (generalmente con un microcontrolador).
• una guía de onda corta (para acoplar la potencia de microondas del magnetrón a la cámara de cocción)
• un plato giratorio y/o un ventilador agitador de guía de ondas de metal.
• a control panel.

En la mayoría de los hornos, el magnetrón es accionado por un transformador lineal que solo se puede encender o apagar por completo. (Una variante del GE Spacemaker tenía dos tomas en el primario del transformador, para los modos de alta y baja potencia). Por lo general, la elección del nivel de potencia no afecta la intensidad de la radiación de microondas; en cambio, el magnetrón se activa y desactiva cada pocos segundos, alterando así el ciclo de trabajo a gran escala. Los modelos más nuevos usan fuentes de alimentación de inversor que usan modulación de ancho de pulso para proporcionar un calentamiento continuo efectivo en configuraciones de potencia reducida, de modo que los alimentos se calientan de manera más uniforme a un nivel de potencia determinado y se pueden calentar más rápidamente sin dañarse por un calentamiento desigual.

Las frecuencias de microondas utilizadas en los hornos de microondas se eligen en función de las restricciones reglamentarias y de costos. La primera es que deben estar en una de las bandas de frecuencia industriales, científicas y médicas (ISM) reservadas para fines sin licencia. Para fines domésticos, 2,45 GHz tiene la ventaja sobre 915 MHz de que 915 MHz es solo una banda ISM en algunos países (Región 2 de la UIT), mientras que 2,45 GHz está disponible en todo el mundo. Existen tres bandas ISM adicionales en las frecuencias de microondas, pero no se utilizan para cocinar con microondas. Dos de ellos están centrados en 5,8 GHz y 24,125 GHz, pero no se utilizan para cocinar con microondas debido al costo muy alto de generación de energía en estas frecuencias.El tercero, centrado en 433,92 MHz, es una banda estrecha que requeriría un equipo costoso para generar suficiente energía sin crear interferencias fuera de la banda, y solo está disponible en algunos países.

La cámara de cocción es similar a una jaula de Faraday para evitar que las ondas salgan del horno. Aunque no hay un contacto continuo de metal con metal alrededor del borde de la puerta, las conexiones de estrangulamiento en los bordes de la puerta actúan como un contacto de metal con metal, a la frecuencia de las microondas, para evitar fugas. La puerta del horno generalmente tiene una ventana para facilitar la visualización, con una capa de malla conductora a cierta distancia del panel exterior para mantener el blindaje. Debido a que el tamaño de las perforaciones en la malla es mucho menor que la longitud de onda de las microondas (12,2 cm para los 2,45 GHz habituales), la radiación de microondas no puede atravesar la puerta, mientras que la luz visible (con su longitud de onda mucho más corta) sí puede.

Control panel

Los hornos de microondas modernos utilizan un temporizador de tipo dial analógico o un panel de control digital para su funcionamiento. Los paneles de control cuentan con una pantalla LED, de cristal líquido o fluorescente al vacío, botones numéricos para ingresar el tiempo de cocción, una función de selección del nivel de potencia y otras funciones posibles, como una configuración de descongelación y configuraciones preprogramadas para diferentes tipos de alimentos, como carne, pescado. , aves, verduras, verduras congeladas, cenas congeladas y palomitas de maíz. En los años 90, marcas como Panasonic y GE comenzaron a ofrecer modelos con una pantalla de texto desplazable que mostraba instrucciones de cocción.

Los ajustes de energía se implementan comúnmente, no variando realmente el efecto, sino apagando y encendiendo repetidamente la alimentación. Por lo tanto, el ajuste más alto representa potencia continua. El descongelamiento puede representar energía durante dos segundos seguido de falta de energía durante cinco segundos. Para indicar que la cocción ha finalizado, suele haber una advertencia sonora, como una campana o un zumbador, y/o suele aparecer "Fin" en la pantalla de un microondas digital.

Los paneles de control de microondas a menudo se consideran incómodos de usar y se emplean con frecuencia como ejemplos para el diseño de la interfaz de usuario.

Variantes y accesorios

Una variante del horno microondas convencional es el horno microondas de convección. Un horno de microondas de convección es una combinación de un horno de microondas estándar y un horno de convección. Permite que los alimentos se cocinen rápidamente, pero que salgan dorados o crujientes, como si salieran de un horno de convección. Los hornos de microondas de convección son más caros que los hornos de microondas convencionales. Algunos hornos de microondas de convección, aquellos con elementos calefactores expuestos, pueden producir humo y olor a quemado cuando las salpicaduras de alimentos del uso anterior solo de microondas se queman de los elementos calefactores. Algunos hornos usan aire a alta velocidad; estos se conocen como hornos de impacto y están diseñados para cocinar alimentos rápidamente en restaurantes, pero cuestan más y consumen más energía.

En 2000, algunos fabricantes comenzaron a ofrecer bombillas halógenas de cuarzo de alta potencia para sus modelos de hornos microondas de convección.comercializándolos con nombres como "Speedcook", "Advantium", "Lightwave" y "Optimawave" para enfatizar su capacidad para cocinar alimentos rápidamente y con un buen dorado. Las bombillas calientan la superficie de los alimentos con radiación infrarroja (IR), dorando las superficies como en un horno convencional. La comida se dora mientras también se calienta por la radiación de microondas y se calienta por conducción a través del contacto con el aire caliente. La energía IR que las lámparas envían a la superficie exterior de los alimentos es suficiente para iniciar la caramelización del dorado en alimentos compuestos principalmente de carbohidratos y reacciones de Maillard en alimentos compuestos principalmente de proteínas.

Para facilitar el dorado, en ocasiones se utiliza una bandeja de dorado accesoria, normalmente de cristal o porcelana. Hace que la comida quede crujiente al oxidar la capa superior hasta que se vuelve marrón. Los utensilios de cocina de plástico ordinarios no son adecuados para este propósito porque podrían derretirse.

Las cenas congeladas, los pasteles y las bolsas de palomitas de maíz para microondas a menudo contienen un susceptor hecho de una película delgada de aluminio en el empaque o incluido en una pequeña bandeja de papel. La película de metal absorbe la energía de las microondas de manera eficiente y, en consecuencia, se vuelve extremadamente caliente e irradia en el infrarrojo, concentrando el calentamiento del aceite para las palomitas de maíz o incluso el dorado de las superficies de los alimentos congelados. Los paquetes o bandejas de calentamiento que contienen susceptores están diseñados para un solo uso y luego se desechan como desechos.

Características de calentamiento

Los hornos de microondas producen calor directamente dentro de los alimentos, pero a pesar de la idea errónea común de que los alimentos en el microondas se cocinan de adentro hacia afuera, las microondas de 2,45 GHz solo pueden penetrar aproximadamente 1 centímetro (0,39 pulgadas) en la mayoría de los alimentos. Las partes internas de los alimentos más gruesos se calientan principalmente por el calor conducido desde el exterior de 1 centímetro (0,39 pulgadas).

El calentamiento desigual de los alimentos en el microondas puede deberse en parte a la distribución desigual de la energía de microondas dentro del horno y en parte a las diferentes tasas de absorción de energía en las diferentes partes de los alimentos. El primer problema se reduce con un agitador, un tipo de ventilador que refleja la energía de microondas a diferentes partes del horno a medida que gira, o con un plato giratorio o carrusel que gira la comida; Sin embargo, los platos giratorios aún pueden dejar puntos, como el centro del horno, que reciben una distribución de energía desigual. La ubicación de los puntos muertos y los puntos calientes en un horno de microondas se puede trazar colocando un trozo de papel térmico húmedo en el horno.

Cuando el papel saturado de agua se somete a la radiación de microondas, se calienta lo suficiente como para hacer que el tinte se oscurezca, lo que proporcionará una representación visual de las microondas. Si se construyen varias capas de papel en el horno con una distancia suficiente entre ellas, se puede crear un mapa tridimensional. Muchos recibos de las tiendas están impresos en papel térmico, lo que permite hacerlo fácilmente en casa.

El segundo problema se debe a la composición y geometría de los alimentos, y debe ser abordado por el cocinero, disponiendo los alimentos para que absorba la energía de manera uniforme, y probando y protegiendo periódicamente cualquier parte de los alimentos que se sobrecaliente. En algunos materiales con baja conductividad térmica, donde la constante dieléctrica aumenta con la temperatura, el calentamiento por microondas puede provocar un escape térmico localizado. Bajo ciertas condiciones, el vidrio puede exhibir un escape térmico en un horno de microondas hasta el punto de derretirse.

Debido a este fenómeno, los hornos de microondas ajustados a niveles de potencia demasiado altos pueden incluso comenzar a cocinar los bordes de los alimentos congelados mientras el interior de los alimentos permanece congelado. Otro caso de calentamiento desigual se puede observar en productos horneados que contienen bayas. En estos artículos, las bayas absorben más energía que el pan circundante más seco y no pueden disipar el calor debido a la baja conductividad térmica del pan. A menudo, esto da como resultado un sobrecalentamiento de las bayas en relación con el resto de la comida. Los ajustes del horno de "descongelación" usan niveles de potencia bajos o apagan y encienden repetidamente, diseñados para permitir que el calor se conduzca dentro de los alimentos congelados desde las áreas que absorben el calor más fácilmente hacia aquellas que se calientan más lentamente. En hornos equipados con plato giratorio,

Hay hornos de microondas en el mercado que permiten descongelar a máxima potencia. Lo hacen explotando las propiedades de los modos LSM de radiación electromagnética. La descongelación a máxima potencia de LSM en realidad puede lograr resultados más uniformes que la descongelación lenta.

El calentamiento por microondas puede ser deliberadamente desigual por diseño. Algunos paquetes aptos para microondas (en particular, pasteles) pueden incluir materiales que contienen hojuelas de cerámica o aluminio, que están diseñados para absorber las microondas y calentarse, lo que ayuda a hornear o preparar la masa al depositar más energía superficialmente en estas áreas. Dichos parches de cerámica adheridos al cartón se colocan junto a la comida y suelen ser de color azul ahumado o gris, por lo que suelen ser fácilmente identificables; las fundas de cartón incluidas con Hot Pockets, que tienen una superficie plateada en el interior, son un buen ejemplo de este tipo de embalaje. Los envases de cartón aptos para microondas también pueden contener parches de cerámica superiores que funcionan de la misma manera. El término técnico para dicho parche absorbente de microondas es susceptor.

Efectos sobre los alimentos y los nutrientes.

Cualquier forma de cocción disminuirá el contenido general de nutrientes en los alimentos, particularmente las vitaminas solubles en agua comunes en las verduras, pero las variables clave son cuánta agua se usa en la cocción, cuánto tiempo se cocinan los alimentos y a qué temperatura. Los nutrientes se pierden principalmente por lixiviación en el agua de cocción, lo que tiende a hacer que la cocción con microondas sea eficaz, dado que requiere tiempos de cocción más cortos y que el agua calentada está en los alimentos. Al igual que otros métodos de calentamiento, el microondas convierte la vitamina B ₁₂de una forma activa a inactiva; la cantidad de conversión depende de la temperatura alcanzada, así como del tiempo de cocción. Los alimentos hervidos alcanzan un máximo de 100 °C (212 °F) (el punto de ebullición del agua), mientras que los alimentos en el microondas pueden calentarse internamente más que esto, lo que lleva a una descomposición más rápida de la vitamina B ₁₂ . La mayor tasa de pérdida se compensa parcialmente con los tiempos de cocción más cortos requeridos.

La espinaca retiene casi todo su ácido fólico cuando se cocina en un horno de microondas; cuando se hierve, pierde alrededor del 77%, lixiviando los nutrientes en el agua de cocción. El tocino cocinado en un horno de microondas tiene niveles significativamente más bajos de nitrosaminas que el tocino cocinado convencionalmente. Las verduras al vapor tienden a mantener más nutrientes cuando se calientan en el microondas que cuando se cocinan en la estufa. El escaldado con microondas es de 3 a 4 veces más efectivo que el escaldado con agua hervida para retener las vitaminas solubles en agua, folato, tiamina y riboflavina, con la excepción de la vitamina C, de la cual se pierde el 29% (en comparación con una pérdida del 16% con escaldado en agua hervida).

Beneficios y características de seguridad

Todos los hornos de microondas utilizan un temporizador para apagar el horno al final del tiempo de cocción.

Los hornos de microondas calientan los alimentos sin calentarse ellos mismos. Sacar una olla de la estufa, a menos que sea una placa de inducción, deja un elemento calefactor o salvamanteles potencialmente peligroso que permanecerá caliente durante algún tiempo. Asimismo, al sacar una cazuela de un horno convencional, los brazos quedan expuestos a las paredes muy calientes del horno. Un horno de microondas no plantea este problema.

Los alimentos y los utensilios de cocina que se sacan de un horno de microondas rara vez superan los 100 °C (212 °F). Los utensilios de cocina que se usan en un horno de microondas suelen estar mucho más fríos que los alimentos porque los utensilios de cocina son transparentes a las microondas; las microondas calientan la comida directamente y los utensilios de cocina se calientan indirectamente por la comida. Los alimentos y los utensilios de cocina de un horno convencional, por otro lado, tienen la misma temperatura que el resto del horno; una temperatura de cocción típica es de 180 °C (356 °F). Eso significa que las estufas y hornos convencionales pueden causar quemaduras más graves.

La temperatura más baja de cocción (el punto de ebullición del agua) es un importante beneficio de seguridad en comparación con hornear o freír, porque elimina la formación de alquitrán y carbonilla, que son cancerígenos. La radiación de microondas también penetra más profundamente que el calor directo, por lo que la comida se calienta por su propio contenido interno de agua. Por el contrario, el calor directo puede quemar la superficie mientras el interior aún está frío. Precalentar la comida en un horno de microondas antes de ponerla en la parrilla o en la sartén reduce el tiempo necesario para calentar la comida y reduce la formación de carbonilla cancerígena. A diferencia de freír y hornear, el microondas no produce acrilamida en las papas, sin embargo, a diferencia de freír, tiene una efectividad limitada para reducir los niveles de glicoalcaloides (es decir, solanina).Se ha encontrado acrilamida en otros productos de microondas como las palomitas de maíz.

Uso en la limpieza de esponjas de cocina.

Los estudios han investigado el uso del horno de microondas para limpiar esponjas domésticas no metálicas que han sido completamente humedecidas. Un estudio de 2006 encontró que calentar esponjas húmedas en el microondas durante dos minutos (a 1000 vatios de potencia) eliminó el 99 % de los coliformes, E. coli y fagos MS2. Las esporas de Bacillus cereus se mataron a los cuatro minutos de microondas.

Un estudio de 2017 fue menos afirmativo: alrededor del 60 % de los gérmenes fueron eliminados, pero los restantes rápidamente recolonizaron la esponja.

Riesgos

Altas temperaturas

Sobrecalentamiento

El agua y otros líquidos homogéneos pueden sobrecalentarse cuando se calientan en un horno de microondas en un recipiente con una superficie lisa. Es decir, el líquido alcanza una temperatura ligeramente superior a su punto de ebullición normal sin que se formen burbujas de vapor en el interior del líquido. El proceso de ebullición puede comenzar de manera explosiva cuando se remueve el líquido, como cuando el usuario agarra el recipiente para sacarlo del horno o al agregar ingredientes sólidos como crema en polvo o azúcar. Esto puede provocar una ebullición espontánea (nucleación) que puede ser lo suficientemente violenta como para expulsar el líquido hirviendo del recipiente y causar quemaduras graves.

Contenedores cerrados

Los recipientes cerrados, como los huevos, pueden explotar cuando se calientan en un horno de microondas debido al aumento de la presión del vapor. Las yemas de huevo frescas intactas fuera de la cáscara también explotarán, como resultado del sobrecalentamiento. Las espumas plásticas aislantes de todo tipo generalmente contienen bolsas de aire cerradas y, por lo general, no se recomienda su uso en un horno de microondas, ya que las bolsas de aire explotan y la espuma (que puede ser tóxica si se consume) puede derretirse. No todos los plásticos son aptos para microondas y algunos absorben las microondas hasta el punto de que pueden calentarse peligrosamente.

Incendios

Los productos que se calientan durante demasiado tiempo pueden incendiarse. Aunque esto es inherente a cualquier forma de cocción, la cocción rápida y la naturaleza desatendida del uso de hornos de microondas resultan en peligros adicionales.

Objetos metálicos

Contrariamente a las suposiciones populares, los objetos de metal se pueden usar de manera segura en un horno de microondas, pero con algunas restricciones. Cualquier objeto metálico o conductor colocado en el horno de microondas actuará como una antena hasta cierto punto, lo que dará como resultado una corriente eléctrica. Esto hace que el objeto actúe como un elemento calefactor. Este efecto varía según la forma y la composición del objeto y, a veces, se utiliza para cocinar.

Cualquier objeto que contenga metal puntiagudo puede crear un arco eléctrico (chispas) cuando se calienta en el microondas. Esto incluye cubiertos, papel de aluminio arrugado (aunque algunas hojas que se usan en los hornos de microondas son seguras, ver más abajo), bridas que contienen alambre de metal, las asas de transporte de alambre de metal en cubos de ostras o casi cualquier metal formado en una lámina o lámina poco conductora. alambre delgado, o en una forma puntiaguda. Los tenedores son un buen ejemplo: los dientes del tenedor responden al campo eléctrico produciendo altas concentraciones de carga eléctrica en las puntas. Esto tiene el efecto de exceder la ruptura dieléctrica del aire, alrededor de 3 megavoltios por metro (3×10V/m). El aire forma un plasma conductor, que es visible como una chispa. El plasma y los dientes pueden formar un bucle conductor, que puede ser una antena más eficaz, lo que da como resultado una chispa de mayor duración. Cuando se produce una ruptura dieléctrica en el aire, se forman algo de ozono y óxidos de nitrógeno, los cuales son perjudiciales para la salud en grandes cantidades.

Calentar en el microondas un objeto de metal liso individual sin extremos puntiagudos, por ejemplo, una cuchara o una sartén de metal poco profunda, por lo general no produce chispas. Las rejillas de alambre de metal grueso pueden ser parte del diseño interior de los hornos de microondas (vea la ilustración). De manera similar, las placas de la pared interior con orificios perforantes que permiten la entrada de luz y aire al horno, y permiten ver el interior a través de la puerta del horno, están todas hechas de metal conductor formado en una forma segura.

El efecto de calentar películas delgadas de metal en el microondas se puede ver claramente en un disco compacto o DVD (particularmente en el tipo prensado de fábrica). Las microondas inducen corrientes eléctricas en la película de metal, que se calienta, derritiendo el plástico del disco y dejando un patrón visible de cicatrices concéntricas y radiales. Del mismo modo, la porcelana con películas metálicas delgadas también puede destruirse o dañarse con el microondas. El papel de aluminio es lo suficientemente grueso como para usarse en hornos de microondas como protección contra el calentamiento de las partes de los alimentos, si el papel de aluminio no está muy deformado. Cuando está arrugado, el papel de aluminio generalmente no es seguro en microondas, ya que la manipulación del papel de aluminio provoca curvas pronunciadas y espacios que invitan a la formación de chispas. El USDA recomienda que el papel de aluminio utilizado como protección parcial de los alimentos en la cocción en el horno de microondas cubra no más de una cuarta parte de un objeto de comida,

Otro peligro es la resonancia del propio tubo magnetrón. Si el horno de microondas funciona sin un objeto que absorba la radiación, se formará una onda estacionaria. La energía se refleja de un lado a otro entre el tubo y la cámara de cocción. Esto puede hacer que el tubo se sobrecargue y se queme. La alta potencia reflejada también puede provocar la formación de arcos en el magnetrón, lo que posiblemente provoque un fallo del fusible de alimentación principal, aunque esta relación causal no se establece fácilmente. Por lo tanto, los alimentos deshidratados, o los alimentos envueltos en metal que no se arquean, son problemáticos por razones de sobrecarga, sin que necesariamente representen un riesgo de incendio.

Ciertos alimentos como las uvas, si se colocan correctamente, pueden producir un arco eléctrico. El arco prolongado de los alimentos conlleva riesgos similares a los arcos de otras fuentes, como se indicó anteriormente.

Algunos otros objetos que pueden conducir chispas son los termos de plástico/impresión holográfica (como los vasos novedosos de Starbucks) o vasos con revestimiento de metal. Si alguna parte del metal queda expuesta, toda la capa exterior se desprenderá del objeto o se derretirá.

Los altos campos eléctricos generados dentro de un horno de microondas a menudo se pueden ilustrar colocando un radiómetro o una bombilla de neón dentro de la cámara de cocción, creando plasma brillante dentro de la bombilla de baja presión del dispositivo.

Exposición directa a microondas

La exposición directa a microondas generalmente no es posible, ya que las microondas emitidas por la fuente en un horno de microondas están confinadas en el horno por el material con el que está construido el horno. Además, los hornos están equipados con enclavamientos de seguridad redundantes, que eliminan la energía del magnetrón si se abre la puerta. Este mecanismo de seguridad es requerido por las regulaciones federales de los Estados Unidos. Las pruebas han demostrado que el confinamiento de las microondas en hornos disponibles comercialmente es tan universal que hace innecesarias las pruebas de rutina.De acuerdo con el Centro de Dispositivos y Salud Radiológica de la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos, una Norma Federal de los Estados Unidos limita la cantidad de microondas que pueden escaparse de un horno a lo largo de su vida útil a 5 milivatios de radiación de microondas por centímetro cuadrado a aproximadamente 5 cm (2 pulgadas). ) de la superficie del horno. Esto está muy por debajo del nivel de exposición que actualmente se considera dañino para la salud humana.

La radiación producida por un horno de microondas no es ionizante. Por lo tanto, no tiene los riesgos de cáncer asociados con la radiación ionizante, como los rayos X y las partículas de alta energía. Los estudios a largo plazo con roedores para evaluar el riesgo de cáncer hasta ahora no han logrado identificar ninguna carcinogenicidad de la radiación de microondas de 2,45 GHz , incluso con niveles de exposición crónica (es decir, una gran fracción de la vida útil) mucho más grandes que los humanos que probablemente encontrarán en cualquier horno con fugas. Sin embargo, con la puerta del horno abierta, la radiación puede causar daños por calentamiento. Los hornos de microondas se venden con un enclavamiento protector para que no pueda funcionar cuando la puerta está abierta o mal cerrada.

Las microondas generadas en los hornos de microondas dejan de existir una vez que se apaga la energía eléctrica. No permanecen en la comida cuando se apaga la luz, como tampoco permanece la luz de una lámpara eléctrica en las paredes y el mobiliario de una habitación cuando se apaga la lámpara. No hacen que la comida o el horno sean radiactivos. A diferencia de la cocción convencional, el contenido nutricional de algunos alimentos puede modificarse de manera diferente, pero generalmente de manera positiva al conservar más micronutrientes; véase más arriba. No hay indicios de problemas de salud perjudiciales asociados con los alimentos cocinados en el microondas.

Sin embargo, hay algunos casos en los que las personas han estado expuestas a la radiación directa de microondas, ya sea por el mal funcionamiento del aparato o por una acción deliberada. El efecto general de esta exposición serán quemaduras físicas en el cuerpo, ya que el tejido humano, en particular las capas externas de grasa y músculo, tiene una composición similar a algunos alimentos que normalmente se cocinan en hornos de microondas y, por lo tanto, experimenta efectos de calentamiento dieléctrico similares cuando se exponen a radiación electromagnética de microondas.

Exposición a sustancias químicas

El uso de plásticos sin marcar para cocinar en microondas plantea el problema de que los plastificantes se filtren en los alimentos, o que los plásticos reaccionen químicamente a la energía de microondas, con subproductos que se filtren en los alimentos, lo que sugiere que incluso los recipientes de plástico marcados como "aptos para microondas" aún pueden filtrar plástico por -productos en la comida.

Los plastificantes que recibieron más atención son el bisfenol A (BPA) y los ftalatos, aunque no está claro si otros componentes plásticos presentan riesgo de toxicidad. Otros problemas incluyen el derretimiento y la inflamabilidad. Un supuesto problema de liberación de dioxinas en los alimentos ha sido descartado como una distracción intencional de los problemas reales de seguridad.

Algunos envases de plástico y envoltorios para alimentos actuales están diseñados específicamente para resistir la radiación de las microondas. Los productos pueden usar el término "apto para microondas", pueden llevar un símbolo de microondas (tres líneas de ondas, una encima de la otra) o simplemente proporcionar instrucciones para el uso adecuado del horno de microondas. Cualquiera de estos es una indicación de que un producto es adecuado para microondas cuando se usa de acuerdo con las instrucciones proporcionadas.

Calentamiento desigual

Los hornos de microondas se usan con frecuencia para recalentar los restos de comida, y es posible que no se reprima la contaminación bacteriana si el horno de microondas se usa incorrectamente. Si no se alcanza la temperatura segura, esto puede provocar enfermedades transmitidas por los alimentos, al igual que con otros métodos de recalentamiento. Si bien los hornos de microondas pueden destruir las bacterias tan bien como los hornos convencionales, se cocinan rápidamente y es posible que no se cocinen de manera tan uniforme, similar a freír o asar a la parrilla, lo que genera el riesgo de que partes de los alimentos no alcancen las temperaturas recomendadas. Por lo tanto, se recomienda un período de reposo después de la cocción para permitir que se igualen las temperaturas de los alimentos, así como el uso de un termómetro para alimentos para verificar las temperaturas internas.

Interferencia

Los hornos de microondas, aunque están protegidos por motivos de seguridad, siguen emitiendo niveles bajos de radiación de microondas. Esto no es dañino para los humanos, pero a veces puede causar interferencias en Wi-Fi y Bluetooth y otros dispositivos que se comunican en las bandas de onda de 2,45 GHz; particularmente a corta distancia.