Năng
lượng điện từ này làm ông nảy ra một ý: ông lấy một
nắm bắp khô gói vô trong một tờ giấy rồi đặt gói bắp
vô trong range của ống thì tức khắc những hạt bắp nổ thành
bắp rang.
Sau
đó ông phát triển thành một chương trình áp
dụng cho nhà bếp và trình tòa lò vi-ba đầu
tiên theo kiểu này. Lúc đó nó có tên là Radarange (do
chữ Radar và Range). Máy này có công suất 1600 watt. Nặng,
cồng kềnh và đắt tiền, lúc đầu dùng cho bệnh viện va căng
tin quân đội.
Có những nguồn cho rằng Percy
Spencer phát minh ra
lò vi ba nhờ tình cờ thấy miếng chocolat mà ông để
gần bộ hướng sóng bị mềm đi khi ông làm việc về
radar cho viện kỹ thuật MIT ở Massachusetts năm 1945.
Thấy có ích, phương thức này được kỹ nghệ hóa
dưới hình thức một cái máy hâm nóng thưc ăn Có nguồn khác cho rằng nước Anh
đã sáng chế magnétron,
máy tạo ra những làn sóng ngắn nhưng vào những
năm 50 chính hãng Raytheon Hoa Kỳ đã áp
dụng máy magnétron để hâm nóng thức ăn và
được làm cho hoàn hảo vào cuối thập niên 60
2-
Cách vận hành
Cũng như ánh sáng, các sóng
radio và sóng X, sóng viba cũng là
sóng điện từ. (electromagnétique). Sự khác biệt giữa các
bức xạ này chỉ do vấn đề tần số: các sóng cực
ngắn với tần số 2450 MHz (mégahertz), nằm giữa các sóng
radio (từ vài trăm KHz đến 300 MHz) và các sóng radar, các sóng
này gần với các tia hồng ngoại bắt dầu từ 300 GHz
(gigahertz) đúng sát trước ánh sáng khả kiến. Bản chất
của chúng giống như ánh sáng và các sóng radar: đối
với sóng vi-ba , thủy tinh hay sành sứ được xem như
trong suốt nên sóng đi xuyên qua, còn các mặt phẳng kim
loại thì giống như những tấm gương nên sóng bị phản
chiếu trở lại.
Trong
một lò cổ điển, nguồn năng lượng bức xạ không
những làm vật chất bị đốt nóng mà còn làm nóng luôn
nguyên bộ lò và tất cả những gì trong lò như không
khí, đồ đựng thức ăn, thực phẩm.
Bộ máy micro-ondes (vi ba) thì
khác: các sóng vi-ba được
phản chiếu bởi thành kim loại của lò và đi xuyên qua
các đồ vật đựng thức ăn (thủy tinh, sành sứ, nhựa,
giấy). Các sóng vi-ba tác động và làm nóng các phân
tử chất béo, đường và nước (phần lớn thức ăn chứa 65
đến 95% nước)
3-
Magnétron:
Magnétron là máy phát điện có tần số rất lớn. Nó
biến dòng điện thành bức xạ vi-ba có tính điện từ
nên magnétron là một máy phát sóng.
Sóng viba từ máy phát được
truyền theo ống dẫn sóng đến
quạt phát tán để đưa sóng ra mọi phía. Ở giữa lò,các sóng
phân tán đếu đặn bằng cách phản chiếu lên các thành lò.
Thức ăn được đốt nóng bởi các
phân tử nước. Dưới
tác dụng của điện từ trường, các nguyên tử hydrogen
và oxygen thay đổi cực 2,45 tỉ lần trong 1 giây
Công suất 1200 đến 1700 watts trong đó 600-700
Watts dùng cho
bức xạ , và công suất còn lại thì dùng cho magnetron và
quạt
4-
Tại sao sóng vi-ba đốt nóng được?
Sự đốt nóng
chia ra làm hai giai đoạn:
- Nước chứa trong thức ăn được hâm nóng bằng các sóng
cực ngắn
- Nước nóng sẽ truyền nhiệt cho các phần khác của thức
ăn
Ta biết rằng sóng kết hợp với một điện từ
trường
sẽ thay đổi chiều một cách định kỳ
Như
đã biết sóng điện từ có tần số 1 hertz, sẽ tạo ra một
điện từ trường (nơi mà nó đi) thay đổi chiều 1 lần
trong 1 giây) . Các sóng
cực ngắn 2450 MHz đổi chiều 2,45 tỉ lần mỗi giây.
Các phân tử nước phân cực: hai nguyên tử
Hydrogen tạo
cực dương trong khi các điện tử nằm phía bên kia của
oxygen nghĩa là oxygen mang điện âm
Làm thế náo để nước được đốt nóng?
|
|
|
Phân tử nước
|
Các
phân tử nước
nối
|
với
nhau bằng
nối hydrogen
|
|
Phân tử nước được cấu tạo bởi
một nguyên tử oxygen
(O) và hai nguyên tử hydrogen (H). Chúng không mang điện. Tuy
nhiên
những electron có khuynh hướng kéo về nguyên tử oxygen (vì
oxygen có tầng ngoài cùng chứa 6 điện tử nên có khuynh hướng
thu thêm 2 điện tử để bão hoà, bền hơn do đó có âm tính)
, kết quả nguyên tử hydrogen bị mất bớt tính âm điện nên
có khuynh hướng mang điện tích dương. Nghĩa là trong phân
tử nước có hai đầu dương của hydrogen và một đầu âm
của oxygen. Sự mất thăng bằng tạo một điện trường nhỏ
trong mỗi phân tử nước. Ðiều này gây cho phân tử nước
trở nên rất nhạy cảm đối với tia điện từ, đặc biệt
là tia sóng vi-ba.
Tia vi-ba trong lò có tần số lý tưởng là 2,45 GHz để cho năng
lượng của chúng có thể hấp thu bởi phân tử nước.
Trong một điện từ trường mạnh,
phân tử nước hướng
theo chiều các đường sức. Lò vi-ba có những tấm bảng cũng
mang điện tích sẽ hút hay đẩy các phân tử nước, đặc
biệt là những tấm bảng
(plate) này luân phiên nhau thay đổi thường xuyên điện
tích (điện dương đổi thành điện âm và ngược lại). Các
tấm bảng sẽ hút hay đẩy những phân tử nước đưa đến
kết quả là các phân tử nước hoạt động rất nhanh nên va
chạm nhau. Nếu trường này thay đổi 2,45 tỉ lần
trong 1 giây thì hãy tưởng tượng sự xô đẩy va chạm
nhau khủng khiếp như thế nào. Sự cọ xát giữa các phân
tử với nhau tạo ra nhiệt (giống như
khi bạn xoa hai tay với nhau, sẽ thấy nóng). Không khí,
chén dĩa bằng thủy tinh hay sành sứ đều không bị ảnh hưởng
của sóng micro nhưng kim loại thì tác động trên sóng này.
Cách nấu từ "bên trong" sẽ nhanh chóng, thức ăn ít
bị mất nước.
Nước trong thức ăn được đốt nóng nhanh chóng và truyền năng
lượng cho các thành phần khác của thức ăn do đó mà toàn
bộ thức ăn được đốt nóng.
5-
Nguyên lý hoạt động của Magnétron:
Magnétron là máy phát sóng cao
tần (sóng viba) có công suất
lớn, sóng viba được tạo ra từ một bộ dao động điện
tử, và được khuyếch đại nhờ Magnétron hoạt động như
một đèn điện tử 3 cực.
Giống như các đèn trong các dụng
cụ điện tử thời trước
khi có transistor. Nó gồm một hình trụ rỗng bằng
kim loại, gồm một cực
dương
anode (a) trong đó người ta đặt những cavités résonantes
(lỗ hổng cộng hưởng). Để làm tăng từ tần số 50
Hz lên 2450 MHz , người ta dùng một bộ máy dao động
(oscillateur) mà bộ phận thiết yếu là mạch cộng hưởng mà
trị số của cuộn bô bin và tụ điện sẽ xác định tần
số tạo ra: tần số càng lớn thì trị số các kinh kiện
phải càng nhỏ (F = 1/RC (R; điện trở , C: tụ điện).
Để có tần số thật cao, trị số của cuộn bô bin phải
giảm thiểu. Để được như vậy, ta có thể nối song
song nhiều cuộn bobine.
Mạch cộng hưởng tần số cao là
môt cavité résonante
và tạo thành yếu tố căn bản của trụ rỗng
Trụ rỗng có xếp những cavité
résonante và ở giữa là âm
cực
(cathode) trong đó để một dây để đốt nóng
(filament)
Như trong ống
điện tử, bên trong
magnétron là chân không. Giữa điện cực âm và dương người
ta dùng hiệu thế khoảng 2300 Volt để tạo từ trường.
Từ trường này làm di chuyển các
électron từ cực âm sang
cực dương. Để tạo ra và giữ cho các dao động
ở tần số thật cao, các điện tử phài di động theo dạng
hélicoïdale trước các cavité résonante. Đường đi này có
được là nhờ một từ trường tạo bởi thanh nam châm mà
đường sức thẳng góc với điện truờng E
Năng
lượng tạo bởi magnétron
được dẫn đến hệ thống lò. Để làm việc này,
người ta dùng một hệ thống dẫn sóng: Các sóng
vi-ba được thu nhận bởi môt boucle de couplage ở chính
giữa cavité và được phát xạ bởi một anten trong bộ
hướng sóng (guide d'ondes), và sẽ dẫn sóng cực
ngắn vô bên trong lò
Bộ hướng sóng
6-
Tác dụng của điện trường lên các phân tử:
Nếu ta nối hai tấm bảng kim loại
với nguồn hiệu thế
(batterie) sẽ xuất hiện một điện trường giữa hai tấm
bảng. Vì các phân tử nước phân cực nên khi điện
trường có một chiều thì các phân tử có khuynh hướng
sắp xếp theo một hướng nào đó (hình a ). Để thay đổi
chiều của điện trường, chỉ cần thay đổi đầu kẹp dây
(borne) của batterie (hình b) vậy là phân tử sẽ đổi theo hướng
khác.
Nếu ta dùng dòng điện xoay
chiều, sẽ cho một điện trường
xoay chiều sẽ ảnh hưởng đến các phân tử.
7- Những điều cần biết khi sử dụng lò vi-ba:
Nên
dùng đồ sành hay thủy tinh dày để nấu bằng lò vi ba.
Chai lọ thủy tinh mỏng có thể nứt bể. Dùng
dĩa tách giấy được nhưng không để lâu. Không nên dùng giấy tráng
sáp , sáp sẽ chảy và trộn vô thức ăn ở nhiệt độ cao. Bao nhựa có thể
biến dạng, chảy và dính vô thức ăn.
Không
bao giờ cho lò
vi ba chạy mà không có gì ở trong lò, bởi vậy nên để sẵn trong
lò một ly nước để hấp thu những sóng vi ba sợ khi rủi quên bật lò chạy
không. Để lò nơi thoáng khí, để ít nhất 5 cm trống xung quanh lò và
không bao giờ gỡ các chân của nó vì chân dùng đễ tạo sự thoáng
khí. Nhớ luôn luôn đóng kín lò
8- Những nguy cơ khi dùng
lò vi ba
Tất cả các lò vi
ba
đều được thiết kế với bộ phận an toàn. Lò
vi ba được trang bị kỹ lưỡng để bảo vệ cơ thể con
người không tiếp xúc với các sóng ngắn và được
một nút ngắt điện an toàn nhiều nấc tự động có thể ngưng sự
phát ra sóng vi ba khi cửa mở. Cửa được bao bởi
vỉ kim loại và được bọc bằng tấm joint.
Chuẩn độ chính xác là sự thoát sóng vi ba nơi cửa lò
phải dưới 5 milliwatt/cm² ở cách lò 5 cm.
Phải hết sức cẩn
thận về
độ kín (étanchéité) của lò vì bởi vì năng lượng sóng
biến ra sức nóng, nếu bị các sóng chạm phải sẽ có thể
bị phỏng, có khi phỏng sâu, sốt cao (hyperthermie), thương
tổn nơi dịch hoàn, thương tổn nơi mắt... Bởi vậy
cần chú ý đến các joint nơi cửa lò, hay chính cái cửa xem có
bị hư hỏng không.
Về phần an toàn
điện, phải để ý không để các chén dĩa bằng kim
loại, có thể tạo ra một tia điện, tia lửa, bước đầu
của hỏa họan, hay ít nhất cũng làm hư lò.
Nguy cơ phóng xạ
Tới nay thì người
ta nói
là không bị nguy hiểm về phóng xạ, bởi vì năng
lượng di chuyển trong lò vi-ba quá nhỏ để có thể
tạo ra sự phóng xạ.
Nguy cơ do nhiệt
độ thức
ăn
Nguy cơ này
thường xảy ra
cho trẻ bú bình sữa. Trẻ có thể bị phỏng miệng
và thực quản nếu sữa bị đốt quá nóng. Phải luôn
luôn trộn đều thức ăn hâm nóng, để một
thời gian ra ngoài rồi thử nhiệt độ (nhỏ lên
mu bàn tay chẳng hạn).
Hình như các sóng
vi ba
không gây sự thay đổi nguy hiểm cho thức ăn.
Nguy cơ nhiễm
độc
Khi hâm bằng lò
vi
ba, cho dù nhiệt độ bên ngoài nóng nhưng nhiệt độ trong
giữa lõi của thức ăn không đủ nóng để giết
vi khuẩn như các vi khuẩn
Salmonella,
Campylobacter, Listéria. Bởi
vì nhiệt độ
không truyền khắp nơi trong thức ăn. Có chỗ rất nóng,
chỗ rất nguội, nơi nguội các mầm độc không bị hủy. | | |