Індукція, магнетизм та індукційні плити
Плита індукційна Sif 4.8 (2 kWt) Skvara (Україна)
Теплова обробка їжі це одна з найдавніших технологій кулінарії зі зрозумілих причин: люди ніколи не вижили б, не покращивши процес приготування їжі. Основна ідея кулінарії – розігрівання їжі з метою знищення небезпечних бактерій та створення чогось смачного. Між приготуванням їжі нашими древніми предками на відкритому вогні та електричній або газовій духовці сьогодні не так багато відмінностей.
Це не означає, що у приготуванні їжі не було прогресу. Тільки в 20 столітті винахідники вигадали дві абсолютно нові форми приготування їжі. По-перше, у мікрохвильової печі використовуються високоенергетичні радіохвилі для швидкого та ефективного нагрівання їжі за короткий проміжок часу, буквально хвилини. По-друге, індукційне приготування їжі використовує електромагнетизм, щоб перетворити звичайні електроплити в плити, які готують їжу швидше та безпечніше з меншим споживанням електроенергії. Це реалізується завдяки створенню теплової енергії всередині самої каструлі. Індукційні плити це нова технологія в кулінарії на сьогоднішній день.
Якщо мікрохвильовою піччю сьогодні вже нікого не здивуєш, то щодо індукційних плит існує прогалина у знаннях роботи таких плит та у фізичних процесах, завдяки яким відбувається нагрівання безпосередньо всередині каструлі. Заповнити прогалини допоможе ця інформаційна стаття.
Індукційні варильні панелі, виготовлені з загартованого скла, що легко очищається, виглядають так само, як і інші керамічні варильні панелі. Важливо знати, що тільки кухонний посуд із залізною основою нормально працюватиме з такою варильною панеллю. Більшість нових каструль та сковорідок мають позначення для плит для яких робочих поверхонь вони призначені. Знайти інвентар для приготування, який сумісний з індукційними платами, відносно легко.
Що таке індукція?
Перш ніж приступити до опису процесу приготування їжі на індукційній плиті, слід ознайомитися з самим процесом індукції, вірніше електромагнітної індукції. Якщо коротко, індукція це отримання електрики за допомогою магнетизма.
Електромагнетизм.
Джеймс Клерк Максвелл, який описав науку електромагнетизму у чотирьох рівняннях.
У середині 19 століття кілька європейських учених відкрили явище електромагнетизму - зв'язок між електрикою та магнетизмом. Результати експериментів виявилися серед найважливіших наукових відкриттів: вчені знали про електрику з давніх-давен, але розуміння процесів електромагнетизму з точки зору науки дало змогу вперше у світі застосувати на практиці електрику.
Все почалося 1820 року. Данський фізик на ім'я Ганс Крістіан Ерстед виявив, що коли флуктуюючий електричний струм тече по дроту, він створює невидиму картину магнетизму навколо нього (магнітне поле, тобто). Наступного року французький фізик Андре-Марі Ампер продовжив цей експеримент: він виявив, що два дроти, що несуть флуктуючі електричні струми, розташовані поруч один з одним, або притягують один одного, або відштовхують один одного.
У той час наука електромагнетизму, що розвивається, була повністю теоретичною: вона викликала великий інтерес, але не було можливості практичного застосування. Речі набули більш практичного характеру, коли блискучий англійський фізик і хімік Майкл Фарадей з'ясував, як він міг використати електрику та магнетизм, щоб створити примітивний електродвигун у 1821 році. Він поставив магніт біля шматка дроту, в який він подавав електричний струм. Коли струм тече по дроту, створює навколо нього магнітне поле, відштовхуючись від магнітного поля, створюваного магнітом. Інші винахідники продовжували розробляти практичні електродвигуни, тоді як Фарадей продовжував експериментувати з наукою. В 1831 він провів протилежний експеримент: він показав, як обертання котушки дроту через магнітне поле викликає електричний струм через нього. Таким чином було винайдено електричний генератор.
Наука електромагнетизму була остаточно оформлена шотландським фізиком Джеймсом Клерком Максвелом у 1860-х роках. Максвелл підсумовував усе, що тоді було відомо про електрику та магнетизм, у чотирьох простих математичних формулах. Рівняння Максвелла, як ми їх тепер називаємо, досі є основою електромагнітної науки.
Індукція на практиці
Немає потреби знати все про електромагнетизм, щоб зрозуміти як працює індукційна плита. Слід запам'ятати, що зміна електричного струму може створювати магнетизм, а зміна магнітного поля – електрика.
Як працює індукційна плита?
Індукційна плита – це електромагніт, за допомогою якого ви можете готувати. Усередині скляної варильної панелі є металева котушка з електронним керуванням. Коли вмикається живлення, генерується струм через котушку.Цей струм створює навколо себе магнітне поле. Постійний струм, електричні частки якого постійно рухаються в одному напрямку, створює постійне магнітне поле. Одне з законів електромагнетизму у тому, що флуктуирующий магнетизм створюється електричним струмом, тобто постійно змінним. Таким чином, щоб змінним магнітним полем виділялося тепло, необхідно використовувати змінний струм.
В принципі, це все що робить індукційна варильна панель - вона генерує магнітне поле, що постійно змінюється, але не тепло безпосередньо. Якщо покласти долоню на варильну панель, жодного тепла не відчувається.
Коли ви ставите відповідний посуд на варильну поверхню індукційної плити, яка підключена до електромережі, магнітне поле, створюване варильною панеллю, проникає в металеву основу та бічні стінки каструлі. Це магнітне поле генерує всередині металу електричний струм через посуд. Цей струм не такий як у проводах, що переносить електричну енергію по прямій лінії. Індукований струм замкнений межами посуду, він нікуди не тече далі. Це вихровий струм. Оскільки цей струм циркулює всередині кристалічної структури металу, він розсіює власну енергію. Таким чином, металева сковорода нагрівається, незалежно від того, яка їжа знаходиться в ній.
Як працює індукційна кулінарія
- Індукційна плита виглядає так само, як і будь-яка інша керамічна варильна поверхня, зазвичай з окремими зонами, де ви можете помістити каструлі та сковороди. Кухонна поверхня зазвичай виготовляється із міцної, термостійкої склокераміки.
- Всередині кожної зони приготування є щільно намотана котушка металу. Коли ви вмикаєте живлення, змінний струм тече через котушку і створює навколо неї невидиме високочастотне змінне магнітне поле. Якщо в зоні приготування немає металевого посуду, то не відбувається ніякого нагріву: зона приготування залишається холодною. Чому потрібна висока частота? Звичайне джерело живлення має частоту 50-60 Гц (50-60 разів на секунду), індукційна кухонна плита підвищує його приблизно в 500-1000 разів (зазвичай до 20-40 кГц). Оскільки це набагато перевищує діапазон, який більшість із нас може почути, він зупиняє будь-яке дратівливе, чутне дзижчання. Не менш важливим є те, що він запобігає переміщенню магнітних сил навколо каструлі на варильній панелі.
- Складіть сковороду в зону приготування. Магнітне поле, створене котушкою, пронизує залізо всередині.
- Магнітне поле індукує вихрові електричні струми всередині каструлі, перетворюючись на нагрівач.
- Тепло з каструлі надходить безпосередньо в їжу або воду в ній (за допомогою термопровідності).
Переваги індукційних варильних панелей
Якщо можна просто готувати на електричній або газовій плитах, навіщо взагалі використовувати індукційну панель? Існує чимало вагомих причин.
Ефективність та швидкість
Традиційна плита генерує теплову енергію на певній відстані від варильної ємності і намагається транспортувати якнайбільше цієї енергії в їжу, наскільки це можливо - з різним ступенем успіху. Якщо ви коли-небудь готували їжу на багатті, ви зрозумієте, що це не завжди здорово. Головна причина полягає в тому, що величезна кількість енергії, яку ви робите на відкритому вогні, розсіюється в повітрі. Відмінно підходить для розігріву повітря, але це дуже повільно та неефективно. Навіть приготування їжі вдома може бути досить неефективним: ви витрачаєте енергію на нагрівання плити та (у разі плити з відкритим газовим полум'ям) повітря навколо ваших каструль та сковорідок.
При індукційному приготуванні тепло виробляється в каструлі, а не у варильній панелі, і набагато більше енергії надходить у їжу. Ось чому індукційна кулінарія є більш енергоефективною, ніж більшість інших методів (близько 84% порівняно з 71% для традиційної варильної панелі). Індукційна кулінарія також швидше отримує теплову енергію, тому що сковороди, які швидше нагріваються, готуються швидше.Як правило, це приблизно на 25-50% швидше, ніж інші способи нагріву, що може бути великим плюсом для ресторанів (швидка подача готової страви на стіл).
Зручність, контроль та безпека
Індукційні плити зазвичай вбудовані в керамічні або скляні варильні панелі, які дуже легко утримувати в чистоті за допомогою лише швидкого протирання. Магнітні поля, які вони генерують, майже миттєво з'являються у каструлі, і так само швидко зникають. Це дуже відрізняється від традиційно каструль, що нагріваються, які вимагають більше часу стати гарячими, так що є більший ризик підгоряння їжі, якщо вчасно не зняти її з плити!
Ви можете збільшити або зменшити швидкість нагрівання з такою самою швидкістю, як на газовій плиті (на відміну від традиційної електричної плити, яка потребує певного часу для нагрівання або охолодження). Навіть у цьому випадку, це інша форма кулінарії, і це дійсно вимагає деякого звикання: ви повинні дізнатися, яке числове значення на циферблаті відповідає кількості тепла, яке вам потрібно, і це вимагає деякої практики.
На індукційній плиті немає відкритого полум'я і, поки на ній немає сковорідки, немає тепла, щоб спілкуватися. Жар з'являється тільки тоді, коли сковорода знаходиться на своєму місці, а сама плита ніколи не може нагрітися сильніше, ніж каструля, що знаходиться на ній. Електронно-керовані варильні панелі можуть визначити, чи коштують на них сковороди і скільки тепла вони виробляють, і більшість моделей автоматично відключить живлення, якщо вони залишаться помилково або якщо каструля почне кипіти.Індукційні плити, вбудовані в керамічні варильні панелі, мають товщину всього кілька сантиметрів, тому вони можуть бути встановлені на будь-якій висоті.
Недоліки індукційних варильних панелей
До недавнього часу вартість була найбільшим недоліком: типова індукційна плита могла бути вдвічі-втричі дорожчою за звичайну або газову плиту, і навіть якби ви заощадили на електроенергії, то економія зазвичай не була б достатньою, щоб окупити різницю. Ціна індукційних варильних панелей в даний час значно знизилася і різниця у вартості в порівнянні зі звичайними керамічними варильними панелями значно менша.
Іншим недоліком є те, що індукційне варіння працює тільки з варочними ємностями, що містять залізо, єдиним металом, який ефективно виробляє електричні вихрові струми та тепло від магнітних полів. Медні та алюмінієві сковороди та скляний посуд не працюють.
Слід зазначити ще дві незначні проблеми: індукційні плити можуть створювати невелику кількість шуму (від вбудованих вентиляторів) та радіочастотні перешкоди, які можуть становити дуже невеликий ризик для людей, що носять кардіостимулятори серця.
