为什么微波炉加热食物和餐具的方式不一样
剩饭热好了,盘子也是热的。是微波炉加热了盘子,还是食物把盘子焐热了?
本视频追踪微波能量的路径:从磁控管进入炉腔,以不断变化的电场进入食物,再进入餐具。有些盘子会直接吸收一部分能量,盘子也会从接触的食物那里获得热量。视频还介绍了一些实用方法,帮你减少没热透的部分,并安全地复热。
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热饭,热盘
微波炉停了,饭热了,瓷盘摸起来也是热的。但这不代表食物和盘子是以同样方式加热的。微波炉把电磁能量送进封闭的金属腔体,食物和其他每种材料都按各自的特性作出反应。我们就来看看这份饭、这个盘子和这台微波炉,全程关着炉门。
不打开运行中的微波炉,不绕过安全开关,也不做金属测试。更值得问的是:这种材料吸收了多少能量,在哪儿吸收,之后又有哪些热量传进来。
微波炉内部
机器内部,磁控管产生微波能量,波导把它导入加热腔。导电的金属内壁让大部分电磁场在腔内反射,而不是穿过封闭的外壳逸出。门上有观察窗和专门设计的导电网,开门时联锁装置会停止产生微波。食物放在盘子上,炉腔内不同位置的电磁场也不同。
转盘或其他设计能让食物相对电磁场移动,但都做不到完全均匀加热。能量以不断变化的电场传给食物,并不是热空气穿过盘子来加热。
食物如何吸收能量
食物是水、盐、糖、脂肪、蛋白质和气孔的混合物,不是装满纯水的容器。食物如何响应电场,取决于成分、水分、温度、形状,还有电场的频率和强度。变化的电场对材料中的电荷和极性部分施加作用,材料的响应会有一定的延迟和损耗。这种介电损耗把部分电磁能转化为材料内部的热能。
确切的反应因食材而异,也会随食材升温而变化。水很重要,因为水分子具有永久偶极矩,而且在相关微波频率范围内有较大的介电损耗。但二点四五吉赫兹并不是什么神奇的共振频率,不会让每个水分子都同步旋转。一篇研究水的论文指出,介电损耗峰值在二十吉赫兹附近,并不存在特殊的二点四五吉赫兹分子共振。
家用微波炉里的电场,也不是一束能让各处均匀受热的波。由于反射、食物形状和材料的差异,各个区域吸收能量的速度也不同。所以同一份食物同一时刻会有热点和较冷的地方。溶解在食物中的离子也会响应电场而移动,帮助某些食物吸收能量。
即使食物的总质量不变,改变配方也能改变它对电场的响应。盐、水分和脂肪会让不同食材呈现不同的电学和热学特性。温度也有影响:同一材料升温后,吸收能量的情况可能改变。
盘子为什么会变热
现在回到食物下面那个瓷盘。有些盘子会直接吸收一部分微波能量,吸收多少取决于釉料、成分、水分和温度。另一些盘子吸收得相对较少,主要在接触热食物或蒸汽凝结的地方变热。盘子可以同时靠两种途径变热:陶瓷的介电吸收,以及食物在接触处传来的热量。
松下的说明书给出针对具体型号的容器材料建议,其他厂商可能规定不同的适用器皿。微波炉适用标志说明器皿适合怎样使用,并不保证它永远不会变热。看看电场加热食物之后,热量如何穿过食物和盘子的接触面。热传导把能量从较热区域传到相邻的较冷材料。
蒸汽也会在盖子或盘子上凝结,在那里释放热量。所以单凭盘子的温度,无法判断有多少热量直接来自电场,又有多少来自食物。盘底也可能残留水分或一层食物残渣,改变盘子表面的受热方式。厚瓷盘能储存热量,比起热学特性不同的薄材料,散热也更慢。
凉盘子和之前烹饪时已经热过的盘子,反应不一定相同。陶瓷这个名称包括了许多不同的配方和釉料,它们的介电损耗可能不同。电场把能量传到食物内部的一片区域,但不代表中心总是先热。
热量在食物里去了哪里
食物较厚时,外层可能吸收更多微波能量,内部则主要靠外层传来的热量升温。形状、厚度、水分和食材的摆放方式,都会影响能量的路径。紧实的边缘和较湿的中心反应可能不同,气孔也会改变电场和热量流动。局部温度升高时,介电特性可能改变,影响附近区域继续吸收能量的强弱。
转盘能让食物不同部分随时间经过腔内不同区域,但不能消除所有热点。
减少没热透的部分
那怎么才能少吃到没热透的食物?把大小相近的食物块均匀摆开。摆成一圈可能有帮助,但没有哪个位置对所有微波炉和食物都管用。加热到一半时暂停,从边缘往中间搅拌,把底部的食物翻上来,方便的话也给固体食物翻个面。较厚或容易煮老的食物,用低功率加热更久,有助于热量散开,避免局部过熟。
很多微波炉会交替启动和停止,变频机型则能更持续地以低功率加热。用带通气口的微波炉适用盖子,留住水分并排出蒸汽。揭盖时朝远离脸的方向打开。按建议静置一段时间。微波炉关掉后热量还在扩散。剩菜静置后用食物温度计检查。多测几处,要达到摄氏七十四度,即华氏一百六十五度。
仅靠静置不能让加热不足的食物变安全。请按包装说明操作。
看懂哪里最烫
剖面图能示意这些区域,但没有实测温度数据,就不能称为真实的热成像画面。盘子的环形接触区与食物底面有温差时,热量可能向任一方向传递。
两条路径,一顿热饭
所以食物和盘子都可以很热,却可能通过不同途径达到各自的温度。
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来源
- S1: U.S. FDA, microwave oven guidance https://www.fda.gov/radiation-emitting-products/resources-you-radiation-emitting-products/microwave-ovens
- S2: arXiv:0901.1260 https://arxiv.org/abs/0901.1260
- S3: arXiv:1612.01457 https://arxiv.org/abs/1612.01457
- S4: arXiv:2303.12518 https://arxiv.org/abs/2303.12518
- S5: USDA FSIS, microwave oven food-safety guidance https://www.fsis.usda.gov/food-safety/safe-food-handling-and-preparation/food-safety-basics/cooking-microwave-ovens
- S6: Panasonic NN-SD786/SD986 operating instructions https://help.na.panasonic.com/wp-content/uploads/2023/02/NNSD786_SD986_PA0616-11217_ENG.pdf
- S7: Panasonic NN-CD87 quick start cooking guide https://help.na.panasonic.com/wp-content/uploads/2023/02/NNCD87_QuickStart_CookingGuide_ENG.pdf
- S8: Whirlpool microwave control guide W11809286 https://www.whirlpool.com/content/dam/global/documents/202512/control-guide-w11809286-reva.pdf
- FOOTAGE
- Hands mixing a lettuce salad, Mixkit clip 4873 (Mixkit Free License): https://mixkit.co/free-stock-video/hands-mixing-a-lettuce-salad-4873/
- Food-safety guidance in this video is general. Follow your appliance manual and the packaging instructions for your food.