科學人 發行日期:2013/03 刊號:133
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沒有火也能煮東西?廚房裡的魔術箱——微波爐

撰文/呂怡貞 審稿/吳瑞北(台灣大學電機工程學系教授)

微波爐的出現顛覆了傳統的食物加工程序─使用火,大幅省下等待食物加熱的時間。但微波這看不見也感受不到的東西,為何可以加熱食物?

 

  微波爐這個現代魔術箱能夠快速憑空加熱的秘密,在於微波與水分子的交互作用。微波是波長1~15公分的電磁波,頻率為2.45GHz,即電場方向每秒交替2.45x109次;水分子是由兩個氫原子與一個氧原子組成,氫原子端帶正電,氧原子端帶負電,這種電荷分佈不均勻的分子稱為「極性分子」,會順著周遭電場方向。當水分子遇上了微波,每秒便會跟著轉2.45x109圈,水分子之間會因摩擦而生熱,由於大部份食物中都含有大量水份,食物也因此快速加熱了。相對的,缺乏極性的空氣、玻璃、陶瓷與塑膠等物質,則無法被微波加熱。
傳統爐具的熱能是由食物表面慢慢向內傳遞,微波卻是直接由食物內部的水分子摩擦生熱,所需的時間當然短。不過微波能量也是由外層往中心傳遞,過程中會衰減,因此到達中心的能量仍然較外層略少。微波後裝盛的容器會溫熱,則是食物變熱後再把溫度傳導到碗,與微波無關。


如何使用微波爐才聰明?


既然水分子是微波加熱的秘密,物體內的「含水量」便是微波加熱的關鍵。有些食物如派,微波後內餡燙而外面派皮較涼,是因為派皮含水量低而內餡含水量多。生雞蛋不能直接微波,是因為蛋黃、蛋白的含水量極高,微波後蛋裡的水變成蒸汽,但是蛋殼卻不透氣,使得內部壓力增加,容易爆開而發生意外。有些食物內含水份不多,如饅頭,幾分鐘的微波就能使水份蒸發殆盡,而使食物如木炭般焦黑。適當的方式是先在表面灑點水再微波。

  另外,微波可使冰塊融化嗎?答案是不行。因為冰塊是水分子緊密結合在一起的固體,而不自由的水分子並不會隨著電場方向而旋轉。如欲使用微波解凍,也是先在食物表面灑點水,以較低功率設定微波10~20幾秒,然後關掉微波,靜待幾秒鐘後開爐門,將食物翻面,再灑點水,繼續依此方式微波。如此分段微波是利用水的餘熱將冰融化,關門靜置可讓表面微溫的水停留稍久,慢慢融化冰的內部,這樣能夠讓食物不流失水份,又不至於過度解凍反而讓食物表面乾硬脫水。


微波爐的缺點是容易加熱不平均,因為微波在爐內反覆反射,彼此可能互相抵消或加乘,使食物受熱不均。現在的微波爐內通常有轉盤讓食物在上旋轉,盡量讓每部份都均勻受熱,或者同上述方法,分段微波時間,中間自己將食物翻轉。


隨時代進步,微波爐的種類也日益繁多,使用者需依照各廠牌與功率(現在的微波爐設定功率為500~1000瓦)、根據各類食物特性,適當設定使用時間以及調整使用方式,才能讓食物在微波加熱過程中不失風味及營養成份。

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