FORNO DE MICROONDAS - INVENÇÕES

Forno de microondas

O forno microondas, ou forno de microondas é um aparelho eletrodoméstico que permite preparação rápida de alimentos para o consumo humano ou de animais. Não se devem colocar num deles utensílios de cozinha de metal, nem organismos vivos.

O aquecimento ocorre por causa da excitação das moléculas dos alimentos.

  • Origem e história
A ideia de usar microondas para cozinhar alimentos foi descoberta por Percy Spencer que trabalhava na empresa Raytheon, fabricando magnetrons para aparelhos de radar. Um dia estava a trabalhar num aparelho de radar activo quando observou um sensação repentina e estranha, e viu que uma barra de chocolate que tinha no seu bolso tinha derretido. Percy não era nenhum estranho à s descobertas e experiências, devido ao seu suporte a 120 patentes e entendeu perfeitamente o que tinha acontecido. O primeiro alimento a ser cozinhado deliberadamente com microondas foram pipocas, e o segundo um ovo que explodiu na cara de um dos experimentadores.

Em 1946 a empresa Raytheon patenteou o processo de cozinhar por microondas e em 1947, construíram o primeiro forno de microondas comercial, o Radarange. Tinha quase 1,8 m de altura e pesava 340 Kg. Era arrefecido a água e produzia 3000 watts, aproximadamente três vezes a quantidade de radiação produzida por fornos de microondas actuais.

  • Funcionamento geral
Como a energia elétrica se transforma em energia eletromagnética?

A energia elétrica, na forma de uma corrente alternada (alta e baixa tensão) é transformada em corrente contínua por intermédio de um circuito formado por um transformador, diodos e capacitores.

A corrente que chega do transformador através do triplicador serve para alimentar o magnetron.

  • O magnetron Composição
O magnetron é constituído por um ânodo cilíndrico, composto de cavidades, estas encontram-se no eixo de um cátodo de aquecimento. É necessário saber que quanto mais cavidades mais elevado é o seu rendimento. O ânodo e o cátodo são separados por um espaço ao qual se dá o nome de espaço de interação, estando em vácuo. Estas cavidades ditas "cavidades ressonantes" podem ter formas diferentes de acordo com o magnetron considerado. Encontram-se também dois ímans que são fixados perpendicularmente em relação ao eixo do tubo.

  • Funcionamento
Um campo elétrico contínuo é aplicado entre o ânodo e o cátodo. Este campo tem uma tensão de ordem de vários KV (cerca de 4.000 V), para um espaço de acção de alguns milímetros. Os elétrons liberados pelo cátodo são acelerados pelo campo magnético contínuo. Na ausência de ímans, os elétrons iriam diretamente ao ânodo. Graças ao campo magnético criado pelos dois ímans perpendiculares ao eixo ânodo/cátodo, obtém-se um movimento circular em torno do cátodo, com trajetórias semelhantes a ciclóides.

Considera-se que cada elétron é animado de uma velocidade v. O campo magnético cria, com a nuvem electrónica, uma força de Laplace que serve para acelerar as ondas. Estas cargas que fluem entre o ânodo e o cátodo vão entrar em interação com as cavidades ressonantes do bloco anódico que se torna o apoio das oscilações electromagnéticas. Como podemos ver, tendo em conta o exposto acima, a radiação electromagnética deve-se à vibração dos elétrons nas cavidades ressonantes. Maxwell, em 1865, fez um estudo sobre os fenómenos eléctricos e magnéticos chegando à s "equações de Maxwell", chegando graças a estas a mostrar que um campo eléctrico variável produz um campo magnético variável inverso. As dimensões destas cavidades são calculadas para que as ondas tenham uma frequência de 2450 MHz. Uma parte destas ondas é encaminhada para o guia de ondas ou antena, graças a diversos meios de acoplamento. O guia de onda transmite estas pela cavidade do forno, onde vão permitir cozer os alimentos.

Ação das microondas sobre as moléculas de água
A molécula de água, H2O, é formada por um átomo de oxigênio e dois de hidrogênio. Ela é bipolar, o que significa que o baricentro das cargas negativas e o das cargas positivas não são confundidos, isto se deve facto de o átomo de oxigénio ter mais elétrons negativos que o de hidrogénio.

Quando sujeita a uma radiação, a molécula de água absorve a energia das ondas electromagnéticas se estas têm uma frequência que limita as das microondas (2450 MHz). Esta absorção traduz-se numa vibração da molécula de água.

As moléculas de água de um alimento em estado normal estão em desordem: não respeitam nenhuma ordem de orientação específica. Mas quando sujeitas a um campo eléctrico contínuo os pólos negativos das moléculas de água têm tendência a orientar-se em direcção a este último.

Quando sujeitas à s microondas, as moléculas de água do alimento orientam-se em direcção do campo eléctrico que compõe estas ondas. Este campo, ao ser alternado, faz com que os pólos orientem-se sucessivamente num sentido e seguidamente no outro, o que resulta em várias mudanças de orientação (cerca de 2.450.000.000 vezes num segundo) ao mesmo ritmo que a onda que oscila 2.450.000.000 vezes por segundo.

As fricções entre as moléculas de água criadas por este grande número de rotações libertam calor. Após esta liberação de calor, este se transmite à s diferentes camadas do alimento por indução e reaquecimento assim a uma parte do alimento. A quantidade de água não repartida da mesma maneira no alimento faz com que certas partes do alimento fiquem mais ou menos quentes que outros. Mas quando há liberação de calor das moléculas de água, têm tendência a passar do estado líquido ao estado gasoso, o volume de vapor assim produzido não pode necessariamente ser contido no alimento e é por isso que certos alimentos explodem.

A molécula de água não é a única a vibrar na presença de microondas, há também os açúcares e as gorduras. Mas o que faz com que a molécula de água seja a única a desempenhar um papel na liberação de calor é a sua dimensão: é a única que é bipolar e que pode girar graças à sua pequena dimensão.

Penetração das ondas no interior do alimento
A penetração das ondas nos alimentos difere em função deste, da sua concentração e composição. Quando um alimento é sujeito a uma radiação de microondas, ele tem tendência a rejeitar uma parte da onda e a armazenar a outra. A parte absorvida é chamada de energia calorífica e é graças a ela que o alimento aquece. A parte rejeitada é chamada de onda reflectida. Para evitar que certas partes do alimento sejam queimadas ou outras fiquem frias é necessário que a distribuição das ondas seja a mesma em todas as zonas do alimento. Para este efeito as paredes da cavidade fazem reflectir as ondas e o prato em rotação permite a distribuição homogénea das ondas ao alimento.

  • O cozimento do alimento em relação ao magnetron
Quando da radiação as moléculas de água movem-se e criam uma liberação de calor, mas esta liberação de calor é sentida apenas no final da radiação. Ou seja durante a radiação, o calor é criado graças à s fricções, mas esta liberação nunca é dispersada no alimento. Em contrapartida se a radiação for interrompida alguns momentos e retomada, constata-se uma liberação de calor durante a interrupção, que dura ainda alguns momentos após a retoma. É por isso que num forno microondas o magnetron funciona apenas por ciclos. Resumidamente, produz-se bastante microondas para agitar as moléculas durante certo tempo, durante o qual o alimento é aquecido, e em seguida continua até ao final do tempo programado. Em geral numa duração de um minuto o magnetron trabalha durante quatro ciclos de 7,5 segundos.

  • Inconvenientes
Algumas pessoas apontam vários riscos do uso de microondas para a saúde humana, desde liberação de radicais livres responsáveis por envelhecimento celular ou até mesmo câncer.

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