電子レンジが食べ物と器を違うように温める理由

温かい料理、温かい皿

電子レンジが止まると、料理は温まり、陶器の皿も温かくなっています。でも、料理と皿が同じ仕組みで温まったとは限りません。電子レンジは閉じた金属の空間に電磁エネルギーを送り、料理も他の物質も、それぞれの性質で反応します。扉を閉じたまま、この料理と皿、この一台のレンジを追ってみましょう。

動作中のレンジは開けず、安全スイッチも無効にせず、金属の実験もしません。大事なのは、物質がどこでどれだけエネルギーを吸収し、その後どんな熱が伝わるかです。

電子レンジの中

内部ではマグネトロンがマイクロ波を作り、導波管がそれを加熱室へ送ります。電気を通す金属の壁は、電磁場の多くを庫内へ反射させ、外へ逃げるのを防ぎます。扉にはのぞき窓と電気を通す網が組み込まれ、開くと安全装置がマイクロ波の発生を止めます。料理は皿の上にあり、電磁場の分布は加熱室の場所ごとに変わります。

ターンテーブルなどで電磁場に対する料理の位置を変えても、完全に均一には温まりません。料理に届くエネルギーは、皿を通る熱風ではなく、変化する電場です。

食べ物がエネルギーを吸収するしくみ

食べ物は水、塩分、糖、脂肪、たんぱく質に空気のすき間が混じったものです。純粋な水だけの容器とは違います。反応は成分、水分、温度、形、そして電磁場の周波数と強さで変わります。変化する電場は電荷や極性のある部分に力を加え、物質は少し遅れて反応し、エネルギーの損失が生じます。この誘電損失が電磁エネルギーの一部を、物質内の熱エネルギーに変えます。

反応のしかたは食材ごとに違い、その食材が温まるにつれても変わります。水が重要なのは、分子に常に電気的な偏りがあり、加熱に関わるマイクロ波の帯域で誘電損失が大きいからです。ただし二点四五ギガヘルツは、水分子がそろって回る魔法の共鳴ではありません。ある論文では、水の誘電損失のピークは二十ギガヘルツ付近です。二点四五ギガヘルツでの特別な分子共鳴ではありません。

家庭用レンジの電磁場も、すべての点を同じように温める均一なビームではありません。反射や料理の形、材料の違いで、場所ごとにエネルギーの吸収速度が変わります。そのため同じ料理でも、同時に熱い所とぬるい所ができます。溶けているイオンも電場に応じて動き、一部の食品ではエネルギーの吸収に寄与します。

全体の重さが同じでも、レシピ次第で反応が変わることがあります。塩分や水分、脂肪によって、食材ごとの電気や熱の性質が変わります。温度も重要です。同じ物質でも、温まると吸収が変わることがあります。

皿が熱くなる理由

では、料理の下の同じ陶器の皿に戻りましょう。一部の器は、釉薬や成分、水分、温度によって、マイクロ波を一部直接吸収します。吸収の少ない器は、主に熱い料理が触れる所や湯気が結露する所で温まります。皿では、陶器の直接の誘電吸収と、料理との接触による熱移動が同時に起こることもあります。

パナソニックの説明書は機種別に容器の材質を案内し、他社では使える器具が違う場合もあります。レンジ対応の表示は用途の目安で、器が熱くならない証明ではありません。電磁場で料理が温まった後、料理と皿が触れる面を熱が伝わる様子を見てください。熱伝導は、温かい所からエネルギーを隣の冷たい物質へ運びます。

湯気がふたや器に結露し、そこで熱を放つこともあります。だから皿の温度だけでは、どれだけが電磁場から直接来て、どれだけが料理から来たか分かりません。器の底に残る水分や薄く付着した食べ物で、表面の温まり方が変わることもあります。厚い陶器の皿は熱を蓄え、熱の性質が異なる薄い素材に比べ、ゆっくり熱を放出します。

冷えた皿と、前の調理で温まった皿が、同じように反応するとは限りません。陶器といっても成分や釉薬はさまざまで、誘電損失も違うことがあります。電磁場は料理のある領域にエネルギーを与えますが、いつも中心から温まるわけではありません。

食べ物の中で熱が行く先

厚い料理では外側がマイクロ波を多く吸収し、内部は主にそこからの伝導で温まることがあります。形や厚さ、水分、食材の配置が、どれもエネルギーの伝わり方に影響します。密度の高い端と水分の多い中心では反応が違う場合があり、空気のすき間は電磁場と熱の流れを変えます。一部が温まると誘電特性が変わり、周辺でのエネルギー吸収の強さが変わることもあります。

ターンテーブルで料理の各部が庫内の違う場所を通っても、局所的に熱い部分は残ります。

冷たいところを減らす

では、冷たい部分はどう減らせばいいでしょう。大きさの似た食材を均等に並べましょう。輪状に並べるとよい場合もありますが、どのレンジや料理にも効く魔法の位置はありません。途中で止め、端から中心へ、底から上へと混ぜましょう。固形の食材は、できれば向きを変えます。厚い食材や加熱に敏感な食材は、低出力で長く温めると、一部が過熱する前に熱が広がりやすくなります。

多くのレンジは加熱と停止を繰り返し、インバーター式なら低出力をより連続的に供給できます。蒸気口のあるレンジ対応のふたで、水分を保ち湯気を逃がしましょう。顔と反対側に開けてください。加熱後は指定の時間、置きましょう。停止後も熱は広がり続けます。残り物は加熱後に置いてから、食品用温度計で数か所が摂氏七十四度、つまり華氏百六十五度か確認しましょう。

置くだけでは加熱不足の料理は安全になりません。その食品の包装の指示に従いましょう。

熱い場所を読む

断面図は温度分布の模式図に使えますが、実測なしに本物のサーモカメラ画像とは呼べません。皿と料理の底が輪状に触れる部分は、温度が違えば、どちら向きにも熱が伝わります。

2つの経路、温かい1食

こうして料理も皿も、別々の経路で熱くなることがあるのです。