Tiếng Việt
Tết 2018  ·· * ··  Chúc Mừng Năm Mới Năm Mậu Tuất  ·· * ··  
   
GOOGLE DỊCH
BẢN ĐỒ THẾ GIỚI
KHÁCH THĂM VIẾNG
424,150

Hiểu biết về lò vi sóng (Microwave oven)

28 Tháng Mười Hai 201312:00 SA(Xem: 3811)

microwave

Lò vi sóng hay còn gọi là lò vi ba (Microwave oven) đang dần dần có chỗ đứng trong căn bếp của người Việt Nam bởi những tiện lợi mà nó mang lại khi giúp tiết kiệm được rất nhiều thời gian và công sức trong việc nấu nướng hàng ngày. Thay vì phải rã đông (Defrost) đồ đông lanh bằng việc ngâm nước 30 phút hay vất vả chế biến lại đồ ăn cũ với nỗi lo gây cháy hoặc mất hương vị, lò vi sóng có thể hoàn thành những việc tương tự trong 2-5 phút một cách hoàn hảo. Tuy khái niệm về chiếc lò kì diệu này đã rất quen thuộc với người dân trong những năm gần đây nhưng cơ chế hoạt động của nó thì không mấy người quan tâm đến. Nếu bạn còn băn khoăn lò vi sóng có hại không với việc phát ra loại sóng có thể nấu chín đồ ăn như vậy? Loại khay đĩa nào tôi nên dùng để đựng thức ăn trong lò vi sóng? Hay đơn giản là tại sao chiếc lò lại nấu chín được đồ ăn mà không làm đĩa đựng của tôi nóng lên chút nào? thì bài viết này sẽ mang lại những nhìn nhận rõ ràng hơn về thiết bị gia đình này.

A. Lịch sử phát triển

Lò vi sóng là một thiết bị cách mạng phương pháp nấu ăn của loài người nhưng nó lại không được tìm ra trong quá trình nghiên cứu cải tiến việc nấu nướng mà thay vào đó là một khám phá khá ngẫu nhiên của giới quân sự và kèm theo một hành trình dài trước khi xuất hiện trong căn bếp của bạn ngày hôm nay. Câu chuyện bắt đầu tại thế chiến thứ hai khi hai nhà khoa học đã phát minh ra megatron, một thiết bị phát ra vi sóng và ứng dụng nó trong các trạm radar của quân đồng minh nhằm phát hiện từ xa máy bay ném bom của phe Phát Xít. Một vài năm sau đó, trong một dự án nghiên cứu radar của tập đoàn Raytheon, tiến sĩ Percy Spencer đã nhận thấy một điều rất kì quặc khi thỏi socola trong túi ông bị chảy mặc dù ông không hề toát mồ hôi khi đó. Hiện tượng không thể lí giải này đã kích thích trí tò mò của Spencer và ông quyết định thử lại với một túi bỏng ngô và đặt nó cạnh ống megatron mà ông đang nghiên cứu. Khi gói bỏng ngô vỡ tung khắp phòng thí nghiệm thì cũng là lúc Spencer lóe lên ý tưởng về công dụng chưa được khám phá của thiết bị mà ông đang quan sát. Những ngày tiếp theo, Spencer cùng đồng nghiệp tiếp tục thí nghiệm với trứng và không ngoài dự đoán, quả trứng đã vỡ tung trước sự kinh ngạc của các nhà khoa học có mặt. Một quả trứng có thể chín trong tíc tắc như thế thì chẳng có li do gì các thức ăn khác lại không thể ứng dung, Spencer quả quyết.

Ngày 8/10/1945 các kĩ sư của tập đoàn Raytheon đã dựa trên ý tưởng của Spencer để cho ra mắt một mô hình lò sử dụng năng lượng vi sóng giúp nấu chín thức ăn và đặt nó thử nghiệm trong một nhà hàng ở Boston. Năm 1947, công ty tiếp tục tham vọng với Radarange, chiếc lò vi sóng thực sự đầu tiên trên thế giới cao 1.8 mét và nặng tới 340 kg với giá thành khoảng $5,000 một chiếc. Chiếc lò thế hệ đầu tiên này tiêu tốn 3 kW điện năng, gấp ba lần công suất của chiếc lò hiện nay và sử dụng hệ thống làm mát bằng nước. Những chiếc lò thương mại tiếp theo lần lượt ra đời trong năm 1954-1955 với giá thành $2000-3000 và công suất tiêu thụ cũng được thu nhỏ xuống 1600 W. Tuy nhiên những sản phẩm lò vi sóng này không được ưa chuộng tại thời điểm đó vì quá cồng kềnh và tốn kém so với các phương pháp nấu chín truyền thống. Năm 1967, Raytheon đạt bước tiến mới khi cho ra đời mẫu lò vi sóng hiện đại đầu tiên với giá $495 đánh dấu một kỉ nguyên phát triển rực rỡ cho công nghệ này. Từ doanh số 40,000 chiếc năm 1970, lò vi sóng đã phổ biến một cách nhanh chóng như một trào lưu về nấu ăn đạt mức 1 triệu chiếc bán ra trong năm 1975 và bắt đầu vươn ra thị trường bên ngoài nước Mỹ.

Các kĩ sư của Nhật Bản đã nghiên cứu công nghệ vi sóng và học cách chế tạo chiếc lò tương tự với giá thành thấp hơn giúp chiếc lò trở nên phổ biến rộng rãi nhanh chóng, thậm chí còn hơn cả thị trường nội địa Mỹ. Các lo ngại về sự nguy hiểm tiềm tàng của thiết bị vi sóng đã được khắc phục qua từng mẫu thiết kế và sự kiểm chứng của thời gian khi không có ghi nhận về trường hợp tai nạn gây ra do công nghệ tiên tiến này càng làm tốc độ phát triển của lò vi sóng tăng cao trong những năm cuối thập niên 70. Trong giai đoạn này, lò vi sóng đã dần dần chiếm thị phần và vượt qua doanh số của thiết bị sử dụng gas cùng loại và những năm tiếp đó còn vượt cả các thiết bị thông dụng khác trong gia đình như máy rửa chén. Một thị trường béo bở đã lôi kéo những công ty khác vào cuộc và cạnh tranh cùng các nhà sản xuất từ phía quân đội vốn đã gắn bó từ đầu cùng công nghệ vi sóng, góp phẩn liên tục hạ giá thành của lò và giúp chúng đến được tay của nhiều người tiêu dùng hơn. Cho tới ngày nay, sự cạnh tranh giữa các công ty sản xuất lò vi sóng vẫn tiếp tục trên nhiều mặt trận từ thiết kế cho đến tích hợp đa chức năng và đó là cách chiếc lò đã đến với góc bếp nhỏ xinh của gia đình bạn như ngày hôm nay.

LG-LCRT2010ST-2

Một mẫu lò vi sóng hiện đại điển hình

B. Nguyên lý hoạt động

1. Khái niệm về vi sóng (microwave)

Vi sóng là sóng điện từ có tần số (frequency) trong khoảng từ 300 MHz (λ = 1 m) cho đến 300 GHz (λ = 1 mm). Từ giá trị bước sóng λ tính được theo công thức λ = c/f với c là vận tốc ánh sáng trong chân không và f là tần số sóng, ta dễ dàng nhận thấy sự nhầm lẫn bởi tên gọi microwave khiến nhiều người liên tưởng tới bước sóng đặc trưng của vi sóng ở mức µm. Vi sóng sử dụng trong nấu nướng có tiêu chuẩn quốc tế ở mức 2.45 GHz (λ = 12.23 cm). Ánh sáng trắng mà mắt người quan sát được cũng là một loại sóng điện từ như vi sóng nhưng khác nhau ở tần số và tất nhiên là cả năng lượng chúng mang theo xuất phát từ công thức liên hệ E = hc/λ.


2. Cơ chế hoạt động của vi sóng

3. Tương tác của vi sóng với thực phẩm

Water molecules

Phân tử nước lưỡng cực và mô hình liên kết hidro

C. Sử dụng đúng cách

Nếu bạn chỉ đơn thuần muốn tìm hiểu về cách dùng lò vi sóng và cần lời giải đáp cho những lo ngại của mình xung quanh thiết bị này thì các câu hỏi dưới đây sẽ cung cấp những thông tin cần thiết

1. Vi sóng có thể thoát khỏi lò và gây hại hay không?

Những nhà khoa học trong giai đoạn thí nghiệm sơ khai về vi sóng vẫn thường phải làm việc trong điều kiện không có bảo vệ khi tiếp xúc với các thiết bị, tuy nhiên khi tác dụng nấu chín của vi sóng lên thức ăn được phát hiện thì kể từ đó những biện pháp an toàn nhất định đã được áp dụng. Tất cả lò vi sóng sản xuất hiện nay đều phải tuân theo các quy tắc rất nghiêm ngặt về mức độ bức xạ được phép lọt ra xung quanh lò. Có một hiểu lầm tai hại giữa khái niệm phóng xạ (radioactivity) và bức xạ (radiation) đã tồn tại khá lâu trong người tiêu dùng hiện nay do nhiều cơ quan báo đài khi dịch thuật không chuẩn xác đã dẫn đến lo ngại việc nấu thức ăn bằng lò vi sóng có nguy cơ làm thực phẩm nhiễm phóng xạ. Phóng xạ là đặc tính tự phân hủy của một số nguyên tố hoặc loại vật liệu kèm theo sự giải phóng của các hạt cơ bản và năng lượng dưới dạng sóng điện từ. Các hạt cơ bản mang năng lương rất lớn với khả năng đâm xuyên các vật thể và làm biến đổi tính chất của chúng dẫn đến khả năng gây nguy hại cao cho sức khỏe con người. Sự bức xạ là hiện tượng lan truyền của sóng hạt hoặc sóng điện từ (Electromagnetic radiation) trong không gian bao gồm ánh sáng trắng, sóng radio, vi sóng, tia X….với các mức năng lượng khác nhau như tóm tắt trong hình vẽ dươi đây.

2000px-EM_Spectrum_Properties_edit.svg

Từ sơ đồ trên chúng ta có thể thấy vi sóng có năng lượng thấp hơn rất nhiều so với tia X, tia Gamma (phóng xạ) hay thậm chí là cả ánh sáng trắng mà mắt người quan sát được nên nguy cơ gây hại hay quan niệm làm thức ăn nhiễm phóng xạ là không chính xác. Mặc dù vậy mức độ bức xạ của các thiết bị điện tử nói chung và lò vi sóng nói riêng luôn được một cơ quan chuyên ngành của chính phủ kiểm soát, ví dụ như ở Mỹ là FDA. Mô hình lò vi sóng được thiết kế dưới dạng một lồng Faraday (Faraday cage) nên theo cơ chế rất ít bức xạ có thể lọt ra ngoài. Mức độ bức xạ cho phép bởi các tổ chức kiểm duyệt thường ở mức 1/1000 giá trị giới hạn có thể nguy hiểm đến sức khỏe và cường độ bức xạ giảm rất nhanh khi lùi ra xa lò nên nếu chiếc lò vi sóng gia đình bạn sử dụng đạt đúng tiêu chuẩn thì sẽ không có gì đáng bận tâm. Tuy nhiên ở nước ta hiện nay việc quản lý trị trường còn nhiều điều đáng bàn nên mối lo hàng giả kém chất lượng không phải là không có cơ sở. Trong sự nhập nhèm của cơ quan chức năng thì người tiêu dùng có thể tự bảo vệ bản thân bằng một số lưu ý như sau

  • Nếu có thể hãy đứng xa lò vi sóng khi nó hoạt động. Ở khoảng cách 50 cm cường độ bức xạ chỉ còn 1/100 so với giá trị đo được ở cửa lò nên lưu ý tưởng chừng đơn giản này lại thực sự rất hữu ích.
  • Kiểm tra các vết rạn nứt và giữ vệ sinh cửa lò. Trong việc kiểm soát bức xạ thì cửa lò đóng vai trò quan trọng vì nó thường được một cơ chế hấp thụ bức xạ (λ/4 radiation trap). Đa phần những trường hợp rò rỉ bức xạ trên mức cho phép xuất phát từ cửa lò bị hư hại, bị cong hoặc không thẻ đóng kín hoàn toàn.
  • Trên thị trường có một số thiết bị được quảng cáo với tính năng đo mức độ rò rỉ bức xạ nhưng đa phần đều không chính xác và chỉ nên cân nhắc ở mức tham khảo. Một số trang mạng cũng hướng dẫn cách tự kiểm tra mức độ rò rỉ bằng điện thoại di động hay thiết bị wireless với logic nếu bức xạ ở trong có thể lọt ra ngoài thì sóng ở ngoài cũng có thể truyền tới các thiết bị này. Với người dùng không quan tâm tới kiến thức quá chuyên sâu thi tôi khuyên không nên thử sức với việc thí nghiệm mà thay vào đó hãy để ý tới những hỏng hóc nhỏ hoặc sự không chính xác trong vận hành của lò để đề phòng những nguy cơ có thể xảy ra.

Nếu con người tiếp xúc trực tiếp với vi sóng cường độ cao thì nó hoàn toàn có thể nấu chín chúng ta như những loại thực phẩm khác hoặc nhẹ hơn là gây bỏng. Những tai nạn gây ra với lò vi sóng ghi nhận trên thế giới đa phần là trường hợp bị bỏng do va chạm với thức ăn trong lò còn ảnh hưởng của vi sóng cường độ thấp của sự rò rỉ với sức khỏe lâu dài vẫn chưa được phát hiện bởi các nhà khoa học cho tới thời điểm này.

2. Sau khi lò thông báo đã xong thì sau bao lâu tôi nên mở cửa lò?

Khi lò ngừng hoạt động ngay lập tức megatron sẽ dừng và hệ thống khóa tự động ở cửa lò sẽ được mở. Thời gian phân rã của field trong lò phụ thuộc vào quality factor Q theo phương trình:

E(t) = E(0)exp(-ωt/Q)

Lò vi sóng rỗng (Q = 104) field phân rã xuống dưới mức 1/1000 trong thời gian khoảng 4.5 µs. Với trường hợp lò vi sóng có thực phẩm ở trong (Q = 102) thời gian tính được theo công thức sẽ là 45 ns. Hai giá trị này cho thấy việc mở lò vi sóng ngay sau khi hiện thông báo quá trình nấu nướng kết thúc không gây nguy hiểm tới con người vì chúng ta cần ít nhất 1-2s để thực hiện công việc này.

3. Từ cơ chế hoạt động của lò vi sóng như trên liệu có thể sử dụng để làm tan chảy đá?

Đa phần các lò vi sóng đều có chức năng giã đông. Các phân tử nước ở dạng tinh thể nước đá được liên kết chặt chẽ với nhau theo cấu trúc kim cương hoặc than chì làm chúng khó bị dao động hơn khi chịu tác dụng của điện trường ngoài. Mặc dù sẽ tốn nhiều thời gian để nâng nhiệt độ của nước đá hơn là nước thường nhưng giã đông bằng lò vi sóng vẫn là phương pháp tối ưu hơn cả so với các cách truyền thống khác vì một số lí do như thời gian ngắn (trung bình 2 phút tùy kích thước), không chảy nhoét như khi ngâm trong nước hay không sợ phát sinh vi khuẩn vì thực phẩm bị giữ quá lâu ở nhiệt độ thích hợp cho vi khuẩn phát triển. Thức ăn tươi sau khi giã đông bằng lò vi sóng cần được chế biến ngay và có thể tiếp tục bảo quản lảnh sau đó.

icecryst

Một dạng cấu trúc tinh thể nước đá tương tự kim cương

4. Dinh dưỡng của món ăn có được đảm bảo khi chế biến bằng lò vi sóng?

5. Lò vi sóng có thay thế được các phương pháp nấu ăn truyền thống?

6. Dụng cụ và thức ăn ra sao thì được phép đặt trong lò vi sóng?

D. Lời kết

Bài viết về lò vi sóng bằng tiếng Việt hiện chưa có nhiều, đa phần nếu tìm kiếm trên google bạn đọc sẽ chỉ thu được các thông tin quảng cáo hoặc các bài báo sao chép lẫn nhau mang những thông tin không chính xác về cơ chế và tính năng của thiết bị này. Hi vọng Wikipedia Việt Nam sẽ sớm có một tổng hợp đầy đủ để khái niệm lò vi sóng sẽ được phổ biến rộng rãi hơn giúp nâng cao chất lượng cuộc sống ở nước ta. Bài viết cũng là một ý tưởng về sự cần thiết của những khóa học Applied Science cho học sinh sinh viên ví dụ như chương trình “How Things Work” hay “How Does It Made” để đưa khoa học kĩ thuật tới gần hơn với tri thức trẻ.

E. Tài liệu tham khảo

Bài viết với tiêu chí khoa học thưởng thức nên bài viết không đi quá sâu vào các vấn đề lý hóa đề cập xuyên suốt. Bạn đọc tham khảo thêm các sách báo sau để biết thêm chi tiết.

1.  The Use of Microwave Ovens for Rapid Organic Synthesis, Richard Gedye, Frank Smith, Kenneth Westaway

2. An Overview of Microwave Processing and Dielectric Properties of Agri-food Materials, M.S. Venkatesh, G.S.V. Raghavan

3. Physics of the Microwave Oven, Michael Vollmer

4. More Experiments with Microwave Ovens, Michael Vollmer, Klaus-Peter Mollmann, Detlef Karstadt

5. Chemistry and Physics in the Kitchen, Nicholas Kurti, Hervé This-Benckhard

6. Physics of Microwave Technology in Histochemistry, L.P. KOK, M.E. BOON

7. Microwave Cooking and Processing: Engineering Fundamentals for the Food Scientist, Charles R. Buffler

8. Scientific American: Inventions and Discoveries, Rodney Carlisle

9. Variable Frequency Microwave Heating of Food, J.R. Bows

10. Microwave Processing: Fundamentals and Applications, E.T. Thostenson, T.-W. Chou

11. Modification of a Commercial Microwave Oven for Applications in the Chemical Laboratory, M.A.B. Pougnet






Gửi ý kiến của bạn
Tên của bạn
Email của bạn