Warum verwenden wir kein Infrarotlicht, um Lebensmittel zu erhitzen?

Warum verwenden wir nicht Infrarot (IR) oder sogar das ferne IR, um Speisen in einem Mikrowellenherd zu erhitzen, anstatt natürlich die herkömmlichen 2,45-GHz-Mikrowellen? Nennen die Leute nicht IR-Hitzewellen?

Die Frage sollte etwas mehr motivieren, warum ein Mikrowellenherd mit Infrarotstrahlung statt herkömmlicher Mikrowellen eigentlich eine gute Idee wäre. Mögliche Vorteile (billiger, schneller, ...) sind mir nicht sofort klar.
Dies scheint eher eine technische als eine physikalische Frage zu sein.
@KyleKanos Eh, ich glaube nicht, dass die Frage selbst komplex genug ist, um den Ansatz eines Ingenieurs zu rechtfertigen.
Es würde mich wundern, wenn Infrarot nicht die älteste Art des Kochens ist. Wenn unsere Vorfahren Fleisch an die nächste Flamme hängen und es effektiv mit Infrarot kocht, aufgrund des Fehlens eines Gehäuses, das die Konvektion effektiver macht.
Einer der Vorteile einer Mikrowelle ist, dass der Ofen selbst (und die Luft darin) nicht erhitzt wird, sondern nur das Essen, das Sie kochen.

Antworten (4)

Wir verwenden (nahe) Infrarotstrahlung, um Lebensmittel zu erhitzen – wann immer wir Lebensmittel toasten oder grillen (UK)/broil (US), indem wir Infrarot nach unten auf Lebensmittel strahlen! Der Punkt ist, dass das Infrarot von den Speisen, die wir auf diese Weise zubereiten, stark absorbiert wird und nicht wesentlich weiter als etwa einen Millimeter eindringt. So wird die Oberfläche der Speisen stark erhitzt – angebraten, geröstet oder angesengt! Was unter der Oberfläche liegt, wird viel langsamer gekocht, hauptsächlich durch Wärmeleitung von der Oberfläche.

Mikrowellen werden nicht so stark absorbiert und dringen viel weiter ein, sodass die Speisen „von innen gegart“ werden. Die Mikrowellen werden hauptsächlich von Wassermolekülen absorbiert, die durch das auf die (polarisierten) Moleküle einwirkende elektrische Feld der Mikrowellen in eine Vibrations-/Rotationsbewegung versetzt werden. Dies sind erzwungene Schwingungen, aber nicht bei Resonanz; die Frequenz der Mikrowellen (ca. 2,4 GHz) ist keine Eigenfrequenz des Moleküls. Wenn dies der Fall wäre, würden die Mikrowellen von der Oberflächenschicht absorbiert, und wir hätten einen weiteren Grill oder Toaster!

Bearbeiten (aufgefordert durch Kommentar unten). Ich möchte nicht den Eindruck erwecken, dass nur Wassermoleküle Mikrowellen absorbieren. Fette sind auch starke Absorber.

Könnten wir nicht einen Ofen herstellen, der sowohl Mikrowellen- als auch nahe IR-Strahlung enthält, um das Beste aus beiden Welten zu erhalten? Heiße Taschen, die dir nicht den Mund verbrennen, wenn du hineinbeißt und Hähnchen durchgegart hast?
@Travis Sie stellen diese her und werden an Orten wie Sub-Sandwiches und Cafés großer Ketten verwendet. Diese "Schnellkochöfen" kombinieren Mikrowellen-, Konvektions- und Strahlungsheizelemente (IR).
Grillen in den USA bedeutet, Fleisch oder Gemüse über eine Wärmequelle im Freien zu legen, wie z. B. ein glühendes Bett aus Holz, das zu Kohlen verbrannt wurde, ein glühendes Bett aus Holzkohle oder ein glühendes Bett aus Vulkangestein in einem Gasgrill im Freien . Dass diese für uns rot erscheinen, bedeutet, dass der überwiegende Teil der Energie im nahen Infrarot liegt.
@DavidHammen Beim Grillen ist das Garen durch Konvektion (Schließen des Deckels) und Konduktion (Grillspuren) erwünscht. Wenn Sie einen Broiler mit einem Grill vergleichen, hat der Broiler die Wärmequelle über dem Essen und keine Tür, um die heiße Luft zum Austritt zu bewegen.
Seltsamerweise heizt meine Mikrowelle dann immer noch manchmal (bei manchen Speisen) nicht von innen auf. Speziell für Tiefkühlkost.
Es kocht nicht wirklich von innen nach außen, @rus9384. Das soll ein Hinweis darauf sein, wie sie vermarktet wurden. Es kocht von außen nach innen, dringt aber tiefer ein, da es nicht so gut absorbiert wird.
@WilliamGrobman, ich weiß, dass dies nicht der Fall ist, und ich habe gehört, dass es beim Auftauen schlecht ist, genau weil sie darauf ausgelegt sind, Wasser zu beeinflussen, nicht Eis (das eine Kristallstruktur hat).
Restaurants und Caterer verwenden häufig Lampen, die speziell zum Warmhalten von Speisen mit Infrarot gedacht sind. Keine Konvektion oder Leitung beteiligt, nur reine Strahlung. webstaurantstore.com/14131/…
@ rus9384 Tiefkühlkost hat das Problem, dass Wasser zwar Mikrowellenstrahlung gut absorbiert, Eis jedoch nicht. Dies erzeugt eine positive Rückkopplung, die dazu dient, Temperaturgradienten über das Lebensmittel hinweg zu verstärken. whatif.xkcd.com/130 Glas hat ähnliche Eigenschaften. amasci.com/weird/microwave/voltage2.html
@PhilFrost, deshalb wird Glas für Mikrowellengeschirr verwendet (?).
Ein Kommentar und eine Frage: 1. Obwohl diese Antwort vollkommen richtig ist, könnte ich vorschlagen, die potenziell irreführende Sprache „von innen gekocht“ zu ändern. Wie William Grobman betonte, garen Mikrowellenöfen Speisen von außen nach innen, wie jeder andere Ofen – nur gleichmäßiger (und daher weniger „von außen nach innen“) als herkömmliche Öfen.
2. Stimmt es, dass ein herkömmlicher Ofen die Wärme viel schneller über Strahlung auf Lebensmittel überträgt als über Wärmeleitung und Konvektion? Ich erinnere mich vage gelesen zu haben, dass der menschliche Körper Wärme viel schneller durch Leitung und Konvektion verliert als durch Strahlung, weshalb ein menschlicher Körper in einer sehr kalten atmosphärischen Umgebung tatsächlich viel schneller gefriert als in einem (viel kälteren) Vakuum wie dem Weltraum. Ich hätte angenommen, dass die meisten Lebensmittel ähnliche thermische Eigenschaften wie ein menschlicher Körper haben, da beide hauptsächlich aus Wasser bestehen, sodass sich Strahlung allein langsamer erwärmen würde als Leitung und Konvektion.
Ist es das unterschiedliche Temperaturregime, das den Unterschied macht?

Wir tun es.

Das Eisen auf der Oberseite des Geräts ist ein einfacher ohmscher Widerstand, der direkt den 230-V-Netzstrom erhält. Es ist kein Konverter oder eine Stabilisierung der Temperatur oder des Stroms erforderlich, da

  • erhöhter spezifischer Widerstand des Eisens aufgrund der Temperatur
  • und der zweite Hauptsatz der Thermodynamik

hält das Bügeleisen sicher auf etwa 700 K, während es eingeschaltet ist.

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Ein Grund dafür ist, dass es zwar Geräte gibt, die Lebensmittel hauptsächlich durch IR erhitzen/garen, diese aber nur für spezielle Arten des Kochens gut funktionieren. Sie würden wahrscheinlich bessere Antworten erhalten oder zumindest solche, die qualitativ hochwertige Ergebnisse ansprechen, wenn Sie auf der Kochseite nachfragen. Trotzdem versuche ich eine kurze Antwort.

Der gebräuchlichste ist wahrscheinlich der gewöhnliche Toaster, bei dem Sie beispielsweise ein paar Brotscheiben (oder Toastergebäck usw.) in Schlitze stecken, einen Hebel drücken und Heizelemente die Außenfläche rösten, bis sie "fertig" sind, wenn der Toaster das Brot knallt auf und schaltet die Heizung ab.

Wenn Sie jemals das Ergebnis auf etwas anderem als dünn geschnittenem Brot untersucht haben - sagen wir einem Bagel -, haben Sie wahrscheinlich bemerkt, dass die Oberfläche zwar schön geröstet ist, das Innere jedoch möglicherweise kaum warm ist. Dasselbe Prinzip gilt für Allzweckgeräte wie den Toaster. Das IR erwärmt die Oberfläche: Das Innere muss durch Wärmeleitung davon erwärmt werden. Dies ist im Allgemeinen für Dinge wie Sandwiches in Ordnung, aber im Allgemeinen eignet es sich nicht gut zum Backen oder Braten von Dingen für eine lange Zeit. Sie enden zu leicht mit einer verbrannten Kruste, die ein ungekochtes Zentrum umgibt.

Sie sehen dies sogar bei herkömmlichen Elektroöfen, die ein Heizelement auf der Unterseite des Ofens verwenden, das auf Rotglut erhitzt wird und somit viel IR abgibt. Platzieren Sie Ihr Backblech oder Ihre Brownie-Pfanne zu nahe daran, und Sie bekommen verbrannte Böden und zu kurz gegarte Oberseiten. (Ich verwende selbst einen Backstein, der die Pfannen vor der direkten IR-Strahlung des Heizelements schützt und viel bessere Ergebnisse liefert.)

OTOH, wie andere erklärt haben, wenn Sie Lebensmittel einfach schnell erhitzen möchten, ist eine Mikrowelle viel effizienter und schneller. Ein größerer Teil der Energie wird auf das Lebensmittel übertragen, und zwar über das gesamte Volumen und nicht nur an der Oberfläche.

Ein weiteres Lebensmittel, das sich gut mit IR zubereiten lässt, ist Pizza: Viele kommerzielle Pizzaöfen sind im Wesentlichen eine IR-Quelle, die über einem Förderband montiert ist, sodass Sie ungebackene Pizzen auf eine Seite legen und auf der anderen gekocht herausnehmen können ...

Mikrowellen werden von Wasser absorbiert, was für den Ofen funktioniert, da die meisten Lebensmittel einen hohen Wassergehalt haben. (Wenn Sie ein vollständig trockenes Essen hätten, wäre es nicht mikrowellengeeignet.) Sie dringen auch ein wenig in das Essen ein, sodass Sie durchgehend erhitzt werden, was es schnell macht.

Es gibt Infrarotöfen, also ist das auch machbar. Sie neigen dazu, auf der Außenseite eher wie ein herkömmlicher Ofen zu kochen. Diejenigen, die ich persönlich für zu Hause kenne, sind eine Variante des Toasterofens in Größe und Formfaktor. Ich weiß nicht, ob es irgendeinen Grund gibt, dass es so sein muss. Online suchen. Sie werden diese leicht finden.

"Die, die ich persönlich für zu Hause kenne, sind in Größe und Form eine Variante des Toasterofens" - na ja, der in meiner Küche (und da ist nichts Besonderes) hat ein nutzbares Garvolumen von etwa 70 Litern. Das ist ein bisschen groß, um Toast zu machen!
Ja, gut, los geht's. Deshalb habe ich es mit "persönlich kennen" qualifiziert. Ich denke, es könnte einige subtile Unterschiede zwischen einem generischen Elektroofen und einem "Infrarot" -Ofen geben, inwieweit die Konvektion eine Rolle spielt, aber ich bin mir nicht sicher, ob dies etwas zur Antwort auf die eigentliche Frage beiträgt fragte. @alephzero
@Brick Sie müssen sich auch fragen, an welchem ​​​​Punkt die Unterscheidung nur darin besteht, wie sie das Infrarot erzeugen. Ich habe noch nie wirklich von einem "Infrarotofen" gehört, und wenn ich sie nachschlage, finde ich nur "konvektive Infrarotöfen". was für mich genauso klingt wie das, was alle anderen einen "Konvektionsofen" nennen würden; aber viel weniger Volumen. Ich nehme an, der Schlüssel ist, wie sie das Infrarot erzeugen; aber dennoch. Wenn überhaupt, scheint es ein Marketingtrick für eine bestimmte Heizmethode zu sein.
@JMac Ich dachte ursprünglich dasselbe, aber dann versuchte ich, meinen normalen konvektiven Toasterofen in einen Reflow-Lötofen zu hacken. Die Temperaturregelung ist weniger genau. Die IR-Öfen sind an und dann wieder aus. Die Konvektionsöfen brauchen eine Weile zum Aufheizen und dann auch eine Weile zum Abkühlen. Ich bin mir nicht sicher, ob es für Lebensmittel wichtig ist, aber für den Reflow-Prozess ist das eine präzise genug, um den Prozess zu steuern, und das andere nicht. Natürlich hängt es davon ab, welches Produkt Sie finden, aber ich denke, es gibt ein viel größeres Konvektionselement in den alten Öfen, dass die Leute Wärme hauptsächlich durch IR sagen.
@alephzero Ein "Toasterofen" ist ein kleiner Arbeitsplattenofen, etwa so groß wie eine Mikrowelle. Obwohl man mit ihnen Toast machen kann, habe ich den Eindruck, dass sie eher als kleine Allzwecköfen und nicht als große Toaster verwendet werden.
@JMac Die Unterscheidung ist dank des Stefan-Boltzmann-Gesetzes die Temperatur des Elements. Ein solches Gerät ist der "Infrarotgrill". Die Wärme wird von einem elektrischen Element oder einer Flamme auf ein Hochtemperatur-Keramikgitter übertragen und auf die Lebensmittel gelegt, wodurch eine Konvektionserwärmung vermieden wird. Ein anderes Beispiel, das ich namentlich erwähnen muss, ist der Toaster FlashXpress von Panasonic. Es verwendet ein herkömmliches Nichrom-Heizelement, hat aber auch Quarzelemente mit viel höheren Temperaturen. Wie bereits erwähnt, besteht die Idee bei beiden darin, eine Bräunung an der Oberfläche des Lebensmittels herbeizuführen, ohne das Innere zu übergaren.
Die überwiegende Mehrheit der Wärme in einem Nicht-Konvektionsofen stammt von der Infrarotstrahlung von den heißen Ofenwänden, plus etwas von der Wärmeleitung vom Ofengestell, plus ein bisschen mehr von der heißen Luft.
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