افران الميكروويف ما لها وما عليها

اعداد
الدكتور خالد عمر

/ دكتوراه في تقنيات النانو والطاقات المتجددة/ الخبير البيئي في الاشعاع

افران الميكروويف الإلكترونيّة، تطهو وتسخّن الطعام بواسطة موجات كهرومغناطيسيّة دقيقة عالية التردد، فعند تعريض الطعام إلى المجال كهرومغناطيسي ترتفع درجة حرارته، وذلك كون الموجات الدقيقة بتردد (2450 ميغاهيرتز) لها خاصية الامتصاص من قبل الماء، والسكريّات، والدهون، وجزيئات أخرى في الطعام، وبسبب ميكانيكية الامتصاص هذه تتولد اهتزازات تؤدّي إلى توليد الحرارة، وبالتالي الى تسخين الطعام دون تسخين الهواء المحيط به، وتتم هذه العملية فعليا بوقت أقصر بكثير من الافران التقليدية. أن عملية التسخين والطهي بأفران الميكروويف تعتمد على نسبة الرطوبة في الطعام فكلما زادت قلت المدة اللازمة لإتمام عملية التسخين او الطهي. وعادة تكون الطبقة الخارجية للطعام أكثر وأسرع امتصاص للموجات الدقيقة من الطبقات الداخلية ولذلك يتم تسخينها أسرع.
في الوقت الحاضر، كثير من الناس، وخاصة أولئك الذين يقودون نمط حياة "سريع"، لا يمكنهم تخيل إعادة تسخين الوجبات بأي طريقة أخرى غير استخدام الميكروويف. ربما أكثر أو أقل من نفس العدد من الناس يدعون أن الأطباق المعدة بهذه الطريقة غير مواتية وغير صحية، وأن أجهزة الميكروويف نفسها هي مصدر للإشعاع الضار. لن نكتب عن طعم الأطباق، لأن ذلك مسألة تفضيل، ولكن بدلاً من ذلك سنركز على كيفية عمل أجهزة الميكروويف وكيفية تسخين الأطباق.
كما يوحي اسم الجهاز، تقوم الموجات الدقيقة بتسخين الوجبات باستخدام الإشعاع الكهرومغناطيسي بطول موجة يبلغ حوالي 12 سم. يتم امتصاص الإشعاع بواسطة جزيئات الماء في كل طبق. تبدأ في التذبذب (التذبذب الدوراني) لامتصاص طاقة الموجات الدقيقة الممتصة. ومع ذلك، يتم كبح هذه الاهتزازات بقوة بمواد أخرى (مواد كيميائية) تحيط بجزيئات الماء الموجودة في الوجبة التي يتم تسخينها. نتيجة لهذا التفاعل الميكانيكي (الذي يشبه سلوك الخلاط في وعاء العجين)، يتم تحويل الطاقة الممتصة سابقًا إلى الوجبة، حيث لا يتفاعل إشعاع الميكروويف معها مباشرة، مما يؤدي إلى تسخينها. كما أن تسخين الحاوية هو تأثير ثانوي، لأن حاويات الميكروويف لا تمتص إشعاع مثل هذه الترددات.
يخلق إشعاع الميكروويف موجة دائمة داخل الفرن، حيث تنبثق موجات المغنطرون المغناطيسية الكترونية من الجانب المقابل للفرن لبدء التشغيل إلكترونيا. هذا يعني أن بعض الأماكن في الطبق سيتم تسخينها بشكل كبير (حيث توجد متجهات الموجة الدائمة، أي ذروة الموجة)، في حين أن البعض الآخر في موضع عقد الموجة (مع كثافة السعة صفر) سيظل بارداً. لتجنب هذا التسخين غير المتساوي للأطباق، يتم وضعها على حاملات دوارة أو يتم استخدام عاكس دوار إضافي وبذلك يتم تغير توزيع الشدة داخل الفرن.
تم اكتشاف ظاهرة تفاعلات الموجات الدقيقة مع الطعام والماء عن طريق الخطأ من قبل الأمريكي بيرسي سبنسر أثناء عمله على بناء معدات الرادار. عند تجربة مغنطرون، وهو مصدر الموجات الدقيقة أيضا في الأجهزة المنزلية، شعر أن شريط الشوكولاتة في سرواله بدأ في الذوبان. من ناحية أخرى، انفجرت بيضة تعرضت لأشعة الميكروويف. أتاحت له هذه الأحداث المزعجة إطلاق أول فرن ميكروويف في عام 1947. اختلفت أبعاده بشكل كبير عن طرازات اليوم، حيث كان وزنه 338 كجم وكان ارتفاعه 1.65 م. تم تبريد الأجهزة الأولى بالمياه مما يعني أن استخدامها يقتصر على الحانات والمطاعم فقط.
من الضروري جدا الانتباه الى طبيعة أدوات الطبخ المستعملة في افران المايكروويف لكون تلك الأدوات تختلف في قابليتهاعلي امتصاص الموجات الدقيقة اثناء التسخين او الطهي، وعليه يجب تفادي استخدام الأدوات المعدنية لأغراض التسخين او الطهي في هذه الافران لان الأدوات المعدنية تشكل حاجزا بين الطعام والموجات الكهرومغناطيسية وتؤدي الى تلف الفرن بسبب انعكاس الشرارة من على أسطح المعدن داخل الفرن. وكذلك يجب العلم بان أغلب أنواع الزجاج، والادوات الورقيّة، وكذلك المصنوعة من البولي إيثيلين لا تمتصّ الموجات الدقيقة، وبالتالي لا يمكن ان تتم عملية التسخين للطعام الموضوع داخلها، إضافة الى ان تسخين الطعام في وعاء من البلاستيك يؤدّي إلى ذوبان الوعاء وتلفه. تخضع أجهزة الميكروويف الى شروط السلامة العامة، ويجب التأكد من عدم وجود أيّ تسريب إشعاعيّ فيها، وبذلك يتمّ منع الاخطار الصحيّة التي قد تنشأ من أي تسريب للموجات الإشعاعيّة، ومن إرشادات السلامة العامّة ألّا يُشغَّل فرن الميكروويف إلّا بعد التأكد من إغلاق الباب تماماً، لأن التعرض للموجات الكهرومغناطيسيّة الدقيقة يؤدّي إلى الإصابة بحروق شديدة.
أضرار الميكروويف
إنّ طهي الطعام وتسخينه في الميكروويف يحمل العديد من الجوانب السيئة والضارة، فقد وجدت إدارة الغذاء والدواء أنّ الميكروويف يُنشِئ مادّة الأكريلاميد ((Acrylamide، وهي عبارة عن مادة كيميائية تسبب مرض السرطان، كما أشارت العديد من الدراسات إلى أن إنتاج مادة الأكريلاميد يكون أكثر في حال استخدام أفران ميكروويف ذات طاقة عالية مقارنة بالأجهزة ذات الطاقة المنخفضة، ويؤدي استعمال الميكروويف في تسخين الطعام والطهي إلى فقدان الأطعمة للعديد من الفيتامينات المهمة والمواد الغذائية، مثل: فيتامينات (ب، ج، هـ)، بالإضافة إلى فقدان البروتينات والأحماض الأمينية، مما يؤدي إلى التقليل من القيمة الغذائية للطعام.
وقد أُجرِيت عدة دراسات للتحقق من أضرار الميكروويف، ففي عام 1989م بينت دراسة في مجلة لانسيت The Lancet أنّ تسخين حليب الاطفال في الميكروويف يحوّل الأحماض الأمينية إلى مادة تُدعى سيس-أيزومرز ((Cis-isomers وهي عبارة عن مادة سامة تؤثر على وظائف الكِلى والأعصاب، وفي دراسة أجراها عالم الأغذية السويسري الدكتور هانز أولريش هرتيل على ثمانية متطوّعين، شربوا الحليب الخام أو المبستر، والخضروات النيئة، والخضروات المطبوخة بشكل تقليدي، والخضروات المجمدة جميعها بعد تسخينها تماماً بالميكروويف، وأسفرت نتائج تلك الدراسة الى أنّ تناول الأغذية بعد تسخينها بالميكروويف يؤدّي إلى تأثيرات مُسرطِنة لمجرى الدم، حيث أُخِذت عينات دم قبل كلّ وجبة وبعدها، وأجريت عليها الاختبارات اللازمة. وكانت نتيجة الاختبارات أنّ أولئك الذين شربوا الحليب أو تناولوا الخضروات بعد تسخينها بالميكروويف قد زاد مستوى الكولسترول لديهم، وانخفض مستوى الهيموغلوبين، كما انخفضت كريات الدم البيضاء والحمراء، وانخفض مستوى الخلايا اللمفاويّة التي تُشير إلى إصابة أو تلف في الأنسجة، وقد وجد هيرتل أنّ تسخين الطعام باستعمال الميكروويف يؤدّي إلى تشويه جزيئات الطعام وتشكيل مركبات إشعاعيّة مسببة لمرض السرطان، وعلى الرغم من أنّ هذه الدراسة قد عُدَّت قاصرةً إلى حدٍّ ما من حيث اشتمالها على ثمانية أشخاص فقط، وتعرضت الى انتقادات كثيرة واصوات معارضة بعد نشرها، إلّا أنّها أثارت العديد من المخاوف بشأن الميكروويف وما يُسبِّبه من أخطار.
أضرار الميكروويف على الأغذية
أُجرِيت دراسات عديدة لمعرفة أضرار الميكروويف على الأغذية، وقد تمّ نشر نتائجها، ومنها:
• في عام 1992م نُشِرت دراسة مفادها أنّ تسخين حليب الثدي بالميكروويف يُفقده الأجسام المضادة، ويعزّز نموّ البكتيريا المسببة للعديد من الأمراض، كما تبين أن الأضرار الناتجة من تسخينه بالميكروويف تفوق الأضرار الناتجة من تسخينه بالطرق العاديّة بشكل كبير جداً.
• في عام 1998م نُشِرت دراسة يابانيّة في مجلة الكيمياء الزراعيّة والغذائيّة مفادها أنّ تسخين الحليب لمدة 6 دقائق في الميكروويف يؤدي إلى تحويل 30%-40% من فيتامين ب 12 إلى وضع الخمول.
• في عام 1999م نُشِرت دراسة إسكندنافيّة مفادها أنّ الميكروويف يؤدي إلى انخفاض في فيتامين ج في نبات الهيليون عند تسخينه في الميكروويف.
• في عام 2001م نُشِرت دراسة في مجلة التغذية مفادها أنّ تعريض الثوم لأشعة الميكروويف لمدة 60 ثانية كافية لإبطال عمل العناصر المضادّة لمرض السرطان.
• في عام 2008م أظهرت الدراسة الأستراليّة بيولكتروماغنيتيكش أنّ التسخين بالميكروويف يؤدّي إلى تفكك البروتينات الموجودة في الأغذية أكثر منه عند تسخين الأطعمة بالطُّرق الأخرى.
أضرار الميكروويف على صحّة الإنسان
إنّ التعرض الكبير لأشعة الميكروويف يؤدّي إلى حدوث تلف في أنسجة الجسم، والإصابة بالعديد من الأمراض، ومن الجدير بالذكر أنّ هذه الأمراض لا تنتج فقط من أفران الميكروويف وإنّما من الأجهزة المختلفة التي تعمل بنظام الموجات الكهرومغناطيسيّة الدقيقة، مثل: أجهزة الهواتف المحمولة، والرادارات، ومن الأمراض التي قد يعاني منها من يتعرّض لمثل هذه الإشعاعات ما يأتي:

• الأرق
• التعرُّق الليلي
• اضطرابات النوم المختلفة
• إضعاف جهاز المناعة
• تضخّم الغدد اللمفاويّة
• الاكتئاب
• ضعف في الإدراك
• فقدان الشهيّة
• حدوث الغثيان
• الدوار
• الصداع
• مشاكل في العيون والرؤية
• العطش الشديد
• تكرار التبول
  أضرار التسخين بأوعية غير مناسبة في الميكروويف
  عند تسخين الطعام داخل الأوعية البلاستيكيّة، ترشح بعض المواد الكيميائيّة السّامة المُسبّبة للسرطان منها إلى الأطعمة وتلوّثها، ويؤدي استعمال الميكروويف في تسخين الطعام على درجات حرارة عالية إلى تكوين الأمينات غير المتجانسة (Heterocyclic Amines)، والهيدروكربونات العطريّة متعدّدة الحلقات Polycyclic Aromatic) (Hydrocarbons، والنواتج النهائية للكلايكوزيل المتقدمة (Advanced Glycation End Products) ، وهذه الموادّ جميعها تُعرَف بأنّها مواد سامّة مسبّبة للسرطان، وممّا يجدر ذكره أنّ هذه المركبات ليست موجودة في الغذاء الخام، إنّما ينشأ أكثر من 90% منها بسبب التسخين على درجات حرارة عالية؛ بما في ذلك التسخين باستخدام الميكروويف.
  نصائح مهمّة عند تسخين الأطعمة في الميكروويف فيما يأتي بعض النصائح الواجب اتّباعها عند استخدام الميكروويف لتسخين الطعام أو الطهي:
• قراءة التعليمات الواردة في الدليل؛ حيث يمدّ المستخدم بالمعلومات اللازمة الخاصة بإجراءات التشغيل، وأمور السلامة العامة، وطريقة الطهي.
• قراءة التعليمات الخاصة بتسخين الأطعمة المُعبَّأة؛ فعند تسخين الطعام إلى درجة كبيرة قد يصبح ذا قوام مطاطي، أو قاسٍ، أمّا تسخينه أدنى من الحد المطلوب فقد يُبقيه بارداً وذا طعم غير مستساغ، ومن الممكن ألّا يقتل البكتيريا الموجودة فيه. استخدام أوعية آمنة الاستعمال في الميكروويف، وعادةً ما يتمّ وضع علامات خاصّة على مثل تلك الأوعية أو ختمها من الأسفل، فإذا لم يكن المرء متأكداً من أنّ الوعاء آمن فيُفضَّل عدم استعماله.
• تنظيف الميكروويف من الداخل وتنظيف الباب أيضاً؛ لإزالة أيّ آثار للطعام أو الشرارة الناتجة عن التسخين، فذلك من شأنه أن يزيل كلّاً من الجراثيم أو البكتيريا التي قد تلوث الطعام. توخّي الحذر عند فتح أيّ وعاء مغلق تمّ تسخينه في فرن الميكروويف؛ حيث يكون ممتلئاً بالبخار الساخن الذي يمكن أن يُحدِث حروقاً للمرء.
• تجنّب تشغيل الجهاز وهو فارغ؛ وذلك لعدم وجود ما يمتصّ الطاقة أو الإشعاعات الناتجة، الأمر الذي يؤدي إلى تلفه. تُفضَّل مغادرة الغرفة عند تشغيل الجهاز؛ لتجنّب التعرض للإشعاعات الضارة، كما يجب إبعاد الأطفال عنه أثناء استعماله.
  ان حظر استخدام الميكروويف لتسخين حليب الأطفال في الولايات المتحدة الأمريكية، يبين خطورة هذا الجهاز. أن الحظر كان يهدف إلى تجنب خطر حرق الأطفال الصغار، لأن السائل الساخن داخل الحاوية لديه درجة حرارة أعلى بكثير من الحاوية نفسها. وكذلك تم حظر استخدام افران المايكروويف في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (1976، والتي تم إلغاؤها فقط بعد تغيير النظام) بسبب خطر الإصابة بالسرطان الذي اكتشفه العلماء السوفييت. ويرجع ذلك جزئيًا أيضًا إلى معايير أكثر صرامة من تلك التي تم اعتمادها في أوروبا الغربية. يستخدم معظم الناس الموجات الدقيقة التي ليس لها آثار صحية سيئة، ولكن هناك آخرون يعتقدون أن إشعاع الميكروويف قد يكون ضارا.
  هناك الكثير من الآراء حول ضرر الطعام الذي يتم تحضيره باستخدام أفران الميكروويف وكذلك تأثيرها السلبي على الأشخاص القريبين. ومع ذلك، فقد أظهرت الأبحاث أنه لم تحدث تغيرات كيميائية (تغيرات في التركيب الجزيئي) نتيجة مرور الموجات الدقيقة عبر الطعام. أيضا، لا تؤثر أجهزة الميكروويف بشكل كبير على صحة المستخدمين ورفاههم.
  يشكل فرن الميكروويف ما يسمى قفص فاراداي الذي يمنع تركيبه المعدني جميع الموجات الكهرومغناطيسية من التدفق خارج الجهاز. لا يتم إبطال خصائص القفص حتى إذا تم استخدام باب زجاجي (بلاستيكي) يمكننا من خلاله مراقبة الأطباق داخله. وذلك لأن الباب مغطى بشبكة معدنية أصغر بكثير من الطول الموجي للميكروويف، مما يمنع انبعاث الموجات خارج الفرن. من ناحية أخرى، يؤدي فتح الباب إلى إيقاف تشغيل الجهاز تلقائيًا.
  يقول بعض الناس أنه إذا كانت التقارير حول ضرر الموجات الدقيقة صحيحة، فإن أدلة كبيرة ستدعم هذا الادعاء. يقولون أن العلاقات العامة السوداء للميكروويف تنبع من التكرار الطائش للمطالبات التي لم يتم اختبارها بالكامل. الموجات الدقيقة هي موجات كهرومغناطيسية - تشبه إلى حد كبير موجات الراديو والضوء والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية. ولكن على عكس الاثنين الماضيين، لا تضر أجهزة الميكروويف ببنية المركبات الكيميائية. الأجزاء المعزولة من الموجة الكهرومغناطيسية (تسمى الفوتونات)، في حالة الموجات الدقيقة، غير قادرة على تغيير بنية أي جزيء في كائن حي لأنها تحمل طاقة قليلة جداً. يمكنك توقع زيادة كبيرة في درجة حرارة جسمك إذا عرّضت جسمك لتيار هائل من الفوتونات التي تتوافق مع موجة عالية الكثافة.
  تشير بعض الأبحاث إلى أن الإشعاع الكهرومغناطيسي (لكل ميكروويف مصدر مشع مماثل للرادار المحمول) له تأثير مسرطن (يمكن أن يسبب السرطان) وهو في علم الوراثة يسمى المُطَفــَّر، فهو يغير بنية الحمض النووي للبشر. من الناحية النظرية، ينبعث الإشعاع فقط داخل الجهاز. في الممارسة العملية، غالبًا ما تتسرب أبواب الفرن. لذلك، فإن الأشخاص الذين ينتظرون العشاء لتسخين الجهاز أو تشغيله طوال اليوم، هم أكثر عرضة لخطر التعرض.
  يمكن أن تكون هناك تأثيرات بيولوجية خطيرة ناتجة عن إشعاع الميكروويف، على الرغم من أنها ليست محددة، لذلك غالبا لا نربطها بالسبب، ومنها التعب المزمن، والنعاس، ومشاكل في التركيز والذاكرة، والصداع المتكرر، وكذلك خلل في النظام الهرموني والعصبي مما يؤدي إلى عدم الاستقرار العاطفي ومشاكل الخصوبة.
  تؤدي التغييرات في الجسم تحت تأثير الإشعاع أيضا إلى انخفاض المناعة، وبالتالي يزيد من خطر الإصابة بالعدوى وتطور الخلايا السرطانية. إذا كان لابد من استخدام افران المايكروويف، فيجب عدم الوقوف بالقرب منها أثناء تشغيلها، لكون الأعطال في أفران الميكروويف عادة ما تبقى دون أن يلاحظها أحد.

Additional readings

A Brief History of the Microwave Oven

Where the “radar” in Raytheon’s Radarange came from

IEEE SpectrumEvan Ackerman

How do magnetrons work?

A simple explanation of how a device called a magnetron makes microwaves.

Explain that StuffChris Woodford