Как геометрия определяет равномерность нагрева

Неравномерный микроволновый нагрев — старая проблема. Бытовые микроволновые печи используют поворотный стол для перемещения продуктов по полости и «усреднения» горячих и холодных точек, но коммерческие микроволновые печи обычно не имеют поворотного стола (поворотный стол занимает слишком много места в прямоугольной полости), поэтому равномерность нагрева больше зависит от конструкции самого лотка.

Самый прямой подход — размещение продуктов на разной высоте. Одна запатентованная конструкция представляет собой лоток с двумя наборами опорных поверхностей на разной высоте: первый набор на высоте H1, второй на высоте H2, расположенными поочередно так, что каждая опорная поверхность первого набора примыкает только к поверхностям второго набора, и наоборот. При размещении нескольких продуктов питания соседние продукты никогда не находятся на одной высоте, что позволяет избежать эффекта «пищи, затеняющей продукты»—, когда нижние продукты блокируются от микроволн верхними, что приводит к неравномерному нагреву.

Другой подход заключается во встраивании токоприемных блоков в дно лотка. Вместо покрытия всего дна токоприемным слоем токоприемный материал, содержащий частицы карбида кремния, формируется в виде дискретных блоков, распределенных под опорными поверхностями. Эти блоки могут иметь разные концентрации токоприемников — более высокую концентрацию на периферии (70% по массе) и более низкую в центре (50%) — для компенсации неравномерного распределения энергии внутри микроволновой полости. Патентные данные показывают, что по сравнению с обычными полностью огнеупорными лотками эта конструкция может сократить время приготовления до 1/15-1/5 от исходного.

Существуют еще более точные методы управления: проектирование дна лотка в виде сетчатой структуры с отверстиями, настройка микроволновых стоячих волн на поверхности пищи путем регулирования расстояния между отверстиями и высоты сетки. Эксперименты показывают, что когда расстояние между сеткой и поверхностью пищи приближается к целому кратному длины волны микроволнового излучения, возникают пики поглощения; регулируя расстояние между апертурами от плоского контакта до 0,6–1,8 дюйма, можно значительно расширить «окно» однородности температуры. Этот тип дизайна особенно важен для выпечки, такой как пирожные и пицца, где постоянство температуры поверхности имеет наибольшее значение.