Mikrodalga Fırın Nedir? Nasıl Çalışır? Özellikleri Nelerdir?

Mikrodalga, 1 metre ile 1 milimetre arasında değişen dalga boyları ile bir elektromanyetik radyasyon biçimidir. 300 MHz (100 cm) ve 300 GHz (0,1 cm) arasındaki frekansları kapsar. Mikrodalgalar elektromanyetik dalga olarak yayılırlar, radarlarda, mikrodalga fırınlarında, cep telefonlarında, kablosuz İnternet erişiminde, bluetooth kulaklıklarında, mağaza güvenlik sistemlerinde mikrodalga frekansları kullanılır. Mikrodalga sözü elektromanyetik dalga boyunun 1 metreden kısa olduğu frekansları tanımlar. Dalga boyunun 1 cm’den kısa olduğu frekanslara (30–300 GHz aralığı) “milimetrik” dalga ismi de verilir. Dalga boyunun 1 mm’den kısa olduğu frekanslara (300-3.000 GHz) “submilimetrik” dalga ismi verilir.

Mikrodalgalar da iletken üzerinde ivmelendirilen yükler tarafından meydana getirilirler. Radyo dalgalarının en kısa dalga boyuna sahip olanlarıdır. Bugün yaygın olarak mikrodalga fırınları kullanılmaktadır.

Mikrodalga fırını (MD), yiyeceği ısıtmak için mikrodalgaları, yani radyo dalgalarını kullanan bir fırın çeşididir. Mikrodalgalarla pişirme fikri ilk kez Percy Spencer tarafından, radar olarak kullanılması planlanan “magnetron”un keşfedilmesiyle 1945‘li yıllarda başlamıştır. Percy Spencer, radar dalgaları ile deney yaparken cebindeki çikolatanın erimesi ile mikrodalga enerjisinin yiyecekleri ısıtabildiğini keşfetti. 1947’de bu buluşunun patentini almış ve ilk mikrodalga fırını 1,8 metre boyunda ve 340 kg ağırlığında olarak tasarlamıştır. Mikrodalga fırın, 1947’de mutfak eşyaları üreticisi olan Raytheon şirketince “Radarange” adıyla kamuoyuna duyurulmuş olsa da, gerek fiyatının çok yüksek oluşu gerekse büyükçe bir buzdolabı boyutlarında olması nedeniyle ticari olarak pek ilgi görmedi.

Evlerde kullanılan ilk mikrodalga fırınlar, 25 Ekim 1955’te Tappan şirketi tarafından satışa çıkarılmış olup günümüzde ABD’de yaklaşık olarak 80 milyon mikrodalga fırının olduğu tahmin edilmektedir. Bu sayının yarısı son yıllardaki satışlara aittir.

Mikrodalgalar, elektromanyetik spektrumun radyo dalgaları ile kızıl ötesi ışınlar arasındaki bölümde kalırlar. Frekansları 1 GHz ila 1000 GHz arasında, dalga boyları 0,1–100 cm olan elektromanyetik dalgalardır. Dalgaların frekansları ile dalga boyu arasında; yüksek frekanslı dalgaların kısa dalga boyu, alçak frekanslı dalgaların ise uzun dalga boyu yayması ilişkisi ya da tam tersi durum vardır. Normal fırınların kapağında bulunan küçük delikler, ışık dalgalarının geçmesine izin verirler ve bu nedenle fırının içi görülür. Çünkü ışığın dalga frekansı oldukça yüksek, dalga boyu da çok küçüktür (Ångströmlar mertebesinde), mikrodalga fırınların yemeği ısıtmak için kullandığı elektromanyetik dalgaların ise frekansı düşük ve dalga boyları daha uzundur (12,25 cm). Bu yüksek dalga boyuna sahip dalgalar kapaktaki deliklerden geçemez ve tekrar içeri yansırlar.

Mikrodalga fırınlarda 2,45 GHz’lik bir frekans kullanılır. Bu frekansın kullanılmasının önemli bir sebebi vardır. 2.45 Ghz, su moleküllerinin rezonans frekansıdır. Bunun sonucu olarak 2.45 Ghz’lik mikrodalga ışıma en çok su tarafından emilecektir. Çoğu yiyecek de su içerdiğinden ısınacak, mikrodalga fırına uygun tabaklar ise su içermediğinden ısınmayacaktır. Bu rezonans sayesinde de su molekülleri ısınacak, maddenin kendisi de pişecektir. Az su içeren yemeklerin mikrodalga fırınlarda ısıtılması uygun değildir. Mikrodalga, bu özel fırınların içindeki “magnetron” adı verilen vakum tüpünden üretilir. Magnetron, Doğru akılmlı elekrik enerjisini “mikrodalgalar”a dönüştürür, mikrodalga fırın bu şekilde çalışır.

Mikrodalga fırının çalışmasındaki en önemli özelliklerinden birinin, yemeği normal fırınlar gibi “dıştan içe” değil, “içten dışa” doğru pişirmesi olduğu söylense de bu bir mantık hatasıdır. Diğer pişirme yöntemlerinde ısı dıştan içe doğru yayıldığı için, mikrodalgaların etkisi “içten dışa” olarak algılanmakadır; aslında mikrodalga fırınlarda pişirme, “her yere aynı anda etki etme şeklinde” dir.

Diğer fırınların “dıştan içe” pişirme yönteminin avantajlı olmadığı ve bazen kötü sonuçlara sebebiyet vereceği açıktır. Örneğin fırında pişen keke normal olarak 350 °C sıcaklıkta ısı vereceğimize 600 °C sıcaklıkta verirsek, kekin dış kısmı kısa bir sürede yanacaktır, ayrıca kekin iç kısmı da pişmeyecektir. Bunu etkileyen bir diğer faktör de fırının verdiği kuru sıcaktır, kuruluktan ötürü yemeğin suyu kolayca buharlaşır ve verimsiz bir şekilde pişmiş olur.

Mikrodalgalarda kullanılan radyo dalgaları ise yemeğin içine nüfuz eder, hatta bunu yaparken yemek dışında kalan hava moleküllerini de ısıtmaz, böylece enerjisini verimli kullanmış olur. Ayrıca mikrodalga fırın içerisindeki yemeğin katmanları arasında sıcaklık farkı yoktur. Çünkü ısı yemeğin tüm moleküllerini aynı anda ısıtır ve enerjilerini artırır. Isının iletim yoluyla dıştan içe doğru gitme zorunluluğu yoktur. Ayrıca mikrodalga fırınların iç sıcaklığı oda sıcaklığına eşittir. Yani yemeğin kabuk tutmasına imkân yoktur.

Tabii ki radyo dalgalarıyla ısıtmanın da bir sınırı vardır, örneğin kalın yiyeceklerde ısının içe ulaşması daha zor olmakta, bazı yiyeceklerde ısının toplandığı noktalar olmaktadır. Ancak bu dezavantajlar, fırının sağladığı faydaların yanında küçük ölçekli olarak kalır.

Sonuç olarak mikrodalganın pişirme yöntemi her bölgeye eşit şekilde ve tüm atomları hareketlendirerek olmaktadır, mikrodalga iletim yoluyla ısıtma yapmamaktadır, büyük bir buluş olmasını da bunlara borçludur.

Mikrodalga fırınlar normal fırınlara oranla çok daha az enerji harcamaktadırlar. Örneğin elektrikli bir fırın 1000-2000 Watt’lık elektrik gücü tüketirken, mikrodalga fırınlar yalnızca 300-500 Watt’lık bir güçle çalışırlar. Mikrodalga fırnın az enerji harcamasının sebebi, kullanılan neredeyse tüm enerjinin ısıtılacak nesnede absorbe edilmesidir. Elektrikli fırında ise fırının içi ve yiyeceğin konduğu kap da gerekmediği halde ısıtıldığından gereksiz enerji harcanır.