Mikrowellenherd

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Ein moderner Mikrowellenherd (2022)

Ein Mikrowellenherd (allgemein als Mikrowelle bezeichnet) ist ein elektrischer Ofen, der Lebensmittel erhitzt und gart, indem er sie elektromagnetischer Strahlung im Mikrowellenfrequenzbereich aussetzt. Dadurch werden polare Moleküle in den Lebensmitteln zum Rotieren gebracht und erzeugen Wärmeenergie in einem Prozess, der als dielektrische Erwärmung bekannt ist. Mikrowellenherde erhitzen Lebensmittel schnell und effizient, da die Anregung in den äußeren 25-38 mm (1-1,5 Zoll) eines homogenen Lebensmittels mit hohem Wassergehalt ziemlich gleichmäßig erfolgt.

Die Entwicklung des Hohlraummagnetrons im Vereinigten Königreich ermöglichte die Erzeugung von elektromagnetischen Wellen mit einer ausreichend kleinen Wellenlänge (Mikrowellen). Dem amerikanischen Ingenieur Percy Spencer wird allgemein die Erfindung des modernen Mikrowellenofens nach dem Zweiten Weltkrieg zugeschrieben, der auf der während des Krieges entwickelten Radartechnologie basierte. Das Gerät mit dem Namen "Radarange" wurde erstmals 1946 verkauft.

Raytheon lizenzierte später seine Patente für einen Mikrowellenherd für den Hausgebrauch, der 1955 von Tappan vorgestellt wurde, aber für den allgemeinen Hausgebrauch war er immer noch zu groß und zu teuer. Die Sharp Corporation führte zwischen 1964 und 1966 den ersten Mikrowellenherd mit Drehteller ein. Der Mikrowellenherd für die Arbeitsplatte wurde 1967 von der Amana Corporation eingeführt. Nachdem Mikrowellenherde in den späten 1970er Jahren für den privaten Gebrauch erschwinglich wurden, verbreitete sich ihr Einsatz in gewerblichen und privaten Küchen auf der ganzen Welt. Neben dem Garen von Speisen werden Mikrowellenherde auch zum Erhitzen in vielen industriellen Prozessen eingesetzt.

Mikrowellenherde sind ein weit verbreitetes Küchengerät und werden gerne zum Aufwärmen bereits gekochter Speisen und zum Garen einer Vielzahl von Lebensmitteln verwendet. Sie erhitzen schnell Lebensmittel, die in herkömmlichen Pfannen leicht verbrennen oder klumpig werden können, wie heiße Butter, Fette, Schokolade oder Brei. Mikrowellenherde bräunen oder karamellisieren Lebensmittel in der Regel nicht direkt, da sie selten die für Maillard-Reaktionen erforderliche Temperatur erreichen. Ausnahmen bilden Fälle, in denen der Ofen zum Erhitzen von Frittieröl und anderen ölhaltigen Produkten (z. B. Speck) verwendet wird, die weit höhere Temperaturen als kochendes Wasser erreichen.

Mikrowellenherde spielen in der professionellen Küche nur eine begrenzte Rolle, da die Temperaturen im Siedebereich eines Mikrowellenherds nicht die geschmacksintensiven chemischen Reaktionen hervorrufen, die beim Braten, Anbraten oder Backen bei höheren Temperaturen auftreten. Solche hohen Wärmequellen können jedoch in Form eines Konvektionsmikrowellenofens zu Mikrowellenöfen hinzugefügt werden.

Mikrowellenherd Bauknecht MWUT 1617, um 1988. Garraum mit rechteckigem Glasteller, oben Alu-Flügelrad in Kunststoffkapselung, Eingabetastatur, Türöffnungstaste, LED-Digitalanzeige für Leistung und Zeitablauf.

Ein Mikrowellenherd, auch Mikrowellenofen oder Mikrowellengerät (kurz Mikrowelle), ist ein Gerät zum schnellen Erwärmen, Garen und Kochen von Speisen, Flüssigkeiten und anderen geeigneten Stoffen. Seine Wirkung beruht auf Erwärmung durch die Absorption von Mikrowellen in der Speise.

Geschichte

Frühe Entwicklungen

Demonstration der Zubereitung von Sandwiches mit einem 60-MHz-Kurzwellensender durch Westinghouse auf der Weltausstellung 1933 in Chicago

Die Nutzung von Hochfrequenz-Radiowellen zur Erwärmung von Substanzen wurde durch die Entwicklung von Vakuumröhren-Radiosendern um 1920 ermöglicht. Bis 1930 hatte sich die Anwendung von Kurzwellen zur Erwärmung des menschlichen Gewebes zur medizinischen Therapie der Diathermie entwickelt. Auf der Weltausstellung 1933 in Chicago demonstrierte Westinghouse das Garen von Lebensmitteln zwischen zwei Metallplatten, die an einen 10 kW, 60 MHz Kurzwellensender angeschlossen waren. Das Westinghouse-Team unter der Leitung von I. F. Mouromtseff stellte fest, dass Lebensmittel wie Steaks und Kartoffeln innerhalb von Minuten gegart werden konnten.

In der US-Patentanmeldung der Bell Laboratories aus dem Jahr 1937 heißt es:

Diese Erfindung bezieht sich auf Heizsysteme für dielektrische Materialien, und das Ziel der Erfindung ist es, solche Materialien gleichmäßig und im Wesentlichen gleichzeitig in ihrer gesamten Masse zu erhitzen. ... Es wurde daher vorgeschlagen, solche Materialien durch den dielektrischen Verlust, der in ihnen erzeugt wird, wenn sie einem Hochspannungs- und Hochfrequenzfeld ausgesetzt werden, gleichzeitig über ihre gesamte Masse zu erwärmen.

Die dielektrische Erwärmung bei niedrigeren Frequenzen, wie sie in dem oben genannten Patent beschrieben wird, ist jedoch (wie die Induktionserwärmung) ein elektromagnetischer Erwärmungseffekt, der aus den so genannten Nahfeldeffekten resultiert, die in einem elektromagnetischen Hohlraum auftreten, der im Vergleich zur Wellenlänge des elektromagnetischen Feldes klein ist. In diesem Patent wird eine Hochfrequenzerwärmung mit einer Frequenz von 10 bis 20 Megahertz (bzw. einer Wellenlänge von 30 bis 15 Metern) vorgeschlagen. Die Erwärmung durch Mikrowellen, deren Wellenlänge im Verhältnis zum Hohlraum klein ist (wie in einem modernen Mikrowellenherd), ist auf "Fernfeld"-Effekte zurückzuführen, die auf die klassische elektromagnetische Strahlung zurückzuführen sind, die sich frei ausbreitendes Licht und Mikrowellen in angemessener Entfernung von ihrer Quelle beschreibt. Der primäre Erwärmungseffekt aller Arten von elektromagnetischen Feldern sowohl bei Radio- als auch bei Mikrowellenfrequenzen entsteht jedoch durch den dielektrischen Erwärmungseffekt, da polarisierte Moleküle durch ein schnell wechselndes elektrisches Feld beeinflusst werden.

Hohlraummagnetron

Das von John Randall und Harry Boot 1940 an der Universität von Birmingham, England, entwickelte Hohlraummagnetron

Die Erfindung des Hohlraummagnetrons ermöglichte die Erzeugung von elektromagnetischen Wellen mit einer ausreichend kleinen Wellenlänge (Mikrowellen). Das Magnetron war eine entscheidende Komponente bei der Entwicklung des Kurzwellenradars während des Zweiten Weltkriegs. In den Jahren 1937-1940 bauten der britische Physiker Sir John Turton Randall, FRSE, und seine Mitarbeiter ein Multikavitäten-Magnetron für die britischen und amerikanischen Militärradaranlagen im Zweiten Weltkrieg. Es wurde ein leistungsstärkerer Mikrowellengenerator benötigt, der bei kürzeren Wellenlängen arbeitete, und 1940 stellten Randall und Harry Boot an der Universität Birmingham in England einen funktionierenden Prototyp her. Sie erfanden ein Ventil, das Mikrowellenimpulse bei einer Wellenlänge von 10 cm erzeugen konnte - eine noch nie dagewesene Entdeckung.

Sir Henry Tizard reiste Ende September 1940 in die USA, um das Magnetron als Gegenleistung für finanzielle und industrielle Hilfe anzubieten (siehe Tizard-Mission). Eine frühe 6-kW-Version, die in England von den General Electric Company Research Laboratories in Wembley, London, gebaut wurde, wurde der US-Regierung im September 1940 übergeben. Der amerikanische Historiker James Phinney Baxter III bezeichnete das Magnetron später als "die wertvollste Fracht, die je an unsere Küste gebracht wurde". Raytheon und andere Unternehmen wurden mit der Massenproduktion des Magnetrons beauftragt.

Entdeckung

Mikrowellenherde, mehrere aus den 1980er Jahren

1945 entdeckte Percy Spencer, ein amerikanischer Autodidakt aus Howland, Maine, zufällig die Heizwirkung eines Hochleistungs-Mikrowellenstrahls. Er war damals bei Raytheon beschäftigt und bemerkte, dass die Mikrowellen eines aktiven Radargeräts, an dem er arbeitete, einen Schokoriegel in seiner Tasche zu schmelzen begannen. Das erste Lebensmittel, das absichtlich in Spencers Mikrowellenherd gekocht wurde, war Popcorn, und das zweite war ein Ei, das einem der Experimentatoren ins Gesicht explodierte.

Um seine Ergebnisse zu überprüfen, erzeugte Spencer ein hochdichtes elektromagnetisches Feld, indem er Mikrowellenenergie von einem Magnetron in einen Metallkasten einspeiste, aus dem sie nicht entweichen konnte. Wurden Lebensmittel in den Kasten mit der Mikrowellenenergie gelegt, stieg die Temperatur der Lebensmittel rasch an. Am 8. Oktober 1945 meldete Raytheon ein US-Patent für Spencers Mikrowellenkochverfahren an, und ein Ofen, der Speisen mit der Mikrowellenenergie eines Magnetrons erhitzte, wurde bald in einem Bostoner Restaurant zu Testzwecken aufgestellt.

Eine weitere frühe Entdeckung der Mikrowellentechnologie stammt von britischen Wissenschaftlern, die sie in den 1950er Jahren zur Reanimation von tiefgefrorenen Hamstern einsetzten.

Kommerzielle Verfügbarkeit

Raytheon RadaRange an Bord des atomgetriebenen Frachtschiffs NS Savannah, installiert um 1961

1947 baute Raytheon die "Radarange", den ersten kommerziell erhältlichen Mikrowellenofen. Er war fast 1,8 Meter hoch, wog 340 Kilogramm und kostete etwa 5.000 US-Dollar (61.000 Dollar im Jahr 2021) pro Stück. Er verbrauchte 3 Kilowatt, etwa dreimal so viel wie die heutigen Mikrowellenherde, und war wassergekühlt. Der Name war der Siegerbeitrag eines Mitarbeiterwettbewerbs. Eine frühe Radarange wurde in der Kombüse des nuklear angetriebenen Passagier-/Frachtschiffs NS Savannah installiert (und steht noch immer dort). Ein frühes kommerzielles Modell, das 1954 eingeführt wurde, verbrauchte 1,6 Kilowatt und wurde für 2.000 bis 3.000 US-Dollar (20.000 bis 30.000 US-Dollar im Jahr 2021) verkauft. 1952 lizenzierte Raytheon seine Technologie an die Firma Tappan Stove in Mansfield, Ohio. Im Auftrag von Whirlpool, Westinghouse und anderen großen Haushaltsgeräteherstellern, die ihre konventionellen Backöfen um passende Mikrowellenherde ergänzen wollten, produzierte Tappan von etwa 1955 bis 1960 mehrere Varianten seines Einbaumodells. Aufgrund des Wartungsaufwands (einige Geräte waren wassergekühlt), der eingebauten Anforderungen und der Kosten (1.295 US-Dollar (13.000 Dollar im Jahr 2021)) war der Absatz begrenzt.

Die japanische Sharp Corporation begann 1961 mit der Herstellung von Mikrowellenherden. Zwischen 1964 und 1966 führte Sharp den ersten Mikrowellenherd mit einem Drehteller ein, um eine gleichmäßigere Erwärmung der Speisen zu erreichen. 1965 erwarb Raytheon, das seine Radarangentechnologie auf den Haushaltsmarkt ausdehnen wollte, Amana, um seine Produktionskapazitäten zu erweitern. Im Jahr 1967 wurde das erste populäre Modell für den Hausgebrauch, der Radarange-Tischherd, zu einem Preis von 495 US-Dollar (4.000 Dollar im Jahr 2021) eingeführt. Im Gegensatz zu den Sharp-Modellen drehte sich ein motorbetriebenes Rührwerk im oberen Teil des Garraums, so dass die Speisen nicht bewegt werden mussten.

In den 1960er Jahren kaufte Litton das Unternehmen Franklin Manufacturing von Studebaker, das Magnetrons herstellte und Mikrowellenherde ähnlich dem Radarange baute und verkaufte. Litton entwickelte eine neue Konfiguration des Mikrowellenofens: die kurze, breite Form, die heute üblich ist. Auch die Magnetronzuführung war einzigartig. Das Ergebnis war ein Ofen, der einen Leerlauf überstehen konnte: ein leerer Mikrowellenofen, in dem es nichts gibt, was die Mikrowellen absorbieren könnte. Der neue Ofen wurde auf einer Fachmesse in Chicago vorgestellt und trug dazu bei, dass der Markt für Mikrowellenherde für den Hausgebrauch schnell wuchs. Das Verkaufsvolumen von 40.000 Geräten in den USA im Jahr 1970 wuchs bis 1975 auf eine Million. In Japan war die Marktdurchdringung sogar noch schneller, was auf ein preiswerteres, neu entwickeltes Magnetron zurückzuführen war. Mehrere andere Unternehmen stiegen in den Markt ein, und eine Zeit lang wurden die meisten Systeme von Rüstungsunternehmen gebaut, die mit dem Magnetron bestens vertraut waren. Litton war vor allem in der Restaurantbranche bekannt.

Verwendung in Privathaushalten

Kombinierte Mikrowellenherde sind heute zwar unüblich, wurden aber in den 1970er Jahren von großen Geräteherstellern als natürliche Weiterentwicklung der Technologie angeboten. Sowohl Tappan als auch General Electric boten Geräte an, die wie herkömmliche Herdplatten/Backöfen aussahen, aber eine Mikrowellenfunktion im herkömmlichen Backofenraum enthielten. Solche Herde waren für die Verbraucher attraktiv, da sowohl die Mikrowellenenergie als auch die herkömmlichen Heizelemente gleichzeitig genutzt werden konnten, um das Kochen zu beschleunigen, und die Arbeitsfläche nicht verkleinert wurde. Das Angebot war auch für die Hersteller attraktiv, da die zusätzlichen Kosten für die Komponenten besser verkraftet werden konnten als bei Arbeitsplattengeräten, bei denen die Preisgestaltung zunehmend marktabhängig war.

1972 führte Litton (Litton Atherton Division, Minneapolis) zwei neue Mikrowellenherde zu Preisen von 349 und 399 Dollar ein, um den Markt zu erschließen, der laut Robert I. Bruder, Präsident der Division, bis 1976 auf 750 Millionen Dollar geschätzt wurde. Während die Preise hoch blieben, wurden die Modelle für den Hausgebrauch weiterhin mit neuen Funktionen ausgestattet. Amana führte 1974 mit dem Modell RR-4D eine automatische Abtauung ein und war 1975 mit dem Modell RR-6 das erste Unternehmen, das ein mikroprozessorgesteuertes digitales Bedienfeld anbot.

1974 Radarange RR-4. In den späten 1970er Jahren führten technologische Fortschritte zu einem raschen Preisverfall. In den 1960er Jahren oft als "elektronische Öfen" bezeichnet, setzte sich später der Name "Mikrowellenherd" durch, und heute werden sie informell "Mikrowellen" genannt.

In den späten 1970er Jahren kam es zu einer explosionsartigen Verbreitung von preisgünstigen Tischmodellen vieler großer Hersteller.

Mikrowellenherde, die früher nur in der Großindustrie eingesetzt wurden, wurden in den Industrieländern zunehmend zum Standard in den Küchen der Haushalte. Im Jahr 1986 besaßen etwa 25 % der Haushalte in den USA einen Mikrowellenherd, während es 1971 nur etwa 1 % waren. 1997 besaßen nach Angaben des U.S. Bureau of Labor Statistics über 90 % der amerikanischen Haushalte einen Mikrowellenherd. In Australien ergab eine Marktforschungsstudie aus dem Jahr 2008, dass 95 % der Küchen einen Mikrowellenherd haben und 83 % davon täglich benutzt werden. In Kanada besaßen 1979 weniger als 5 % der Haushalte einen Mikrowellenherd, 1998 waren es bereits 88 % der Haushalte. In Frankreich besaßen 1994 40 % der Haushalte einen Mikrowellenherd, 2004 waren es bereits 65 %.

In den weniger entwickelten Ländern verlief die Einführung langsamer, da sich die Haushalte mit verfügbarem Einkommen auf wichtigere Haushaltsgeräte wie Kühlschränke und Backöfen konzentrieren. In Indien zum Beispiel besaßen 2013 nur etwa 5 % der Haushalte eine Mikrowelle, weit hinter Kühlschränken mit 31 % Besitzanteil. Allerdings werden Mikrowellenherde immer beliebter. In Russland beispielsweise stieg die Zahl der Haushalte mit einem Mikrowellenherd von fast 24 % im Jahr 2002 auf fast 40 % im Jahr 2008. In Südafrika besaßen 2008 fast doppelt so viele Haushalte Mikrowellenherde (38,7%) wie 2002 (19,8%). In Vietnam besaßen im Jahr 2008 16 % der Haushalte einen Mikrowellenherd - gegenüber 30 % bei Kühlschränken. Diese Quote stieg deutlich von 6,7 % bei Mikrowellenherden im Jahr 2002 und 14 % bei Kühlschränken in diesem Jahr.

Mikrowellenherde für Privathaushalte haben in der Regel eine Kochleistung von 600 Watt und mehr (manche Modelle haben 1000 oder 1200 Watt). Die Größe von Haushaltsmikrowellenherden kann variieren, hat aber in der Regel ein Innenvolumen von etwa 20 Litern (1.200 cu in; 0,71 cu ft) und Außenmaße von etwa 45-60 cm Breite, 35-40 cm Tiefe und 25-35 cm Höhe.

Mikrowellen können als Drehtisch oder Flachbett ausgeführt sein. Drehtischöfen enthalten eine Glasplatte oder ein Tablett. Flachbettöfen haben keine Platte, sondern einen flachen und breiteren Hohlraum.

Je nach Position und Typ unterteilt das US DOE sie in (1) Arbeitsplatten- oder (2) Herdplatten- und Einbaumodelle (Wandofen für einen Schrank oder ein Schubladenmodell).

Herkömmliche Mikrowellengeräte werden über einen Transformator mit Hochspannung versorgt, viele neuere Modelle werden jedoch über einen Inverter betrieben. Inverter-Mikrowellen können nützlich sein, um gleichmäßigere Kochergebnisse zu erzielen, da sie einen nahtlosen Strom von Kochleistung bieten.

Eine herkömmliche Mikrowelle verfügt nur über zwei Leistungsstufen: voll ein und voll aus. Zwischen den beiden Leistungsstufen wird mit Hilfe der Duty-Cycle-Modulation umgeschaltet, die alle paar Sekunden zwischen voller Leistung und ausgeschaltetem Zustand wechselt, wobei die höhere Stufe länger eingeschaltet bleibt.

Ein Invertergerät hingegen kann niedrigere Temperaturen über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten, ohne sich wiederholt aus- und einschalten zu müssen. Diese Mikrowellen bieten nicht nur bessere Kocheigenschaften, sondern sind im Allgemeinen auch energieeffizienter.

Ab 2020 wurde die Mehrheit der in den Vereinigten Staaten verkauften Mikrowellenherde (unabhängig von der Marke) von der Midea-Gruppe hergestellt.

Grundsätze

Ein Mikrowellenherd, ca. 2005

thumb|120x120px|Simulation des elektrischen Feldes im Inneren eines Mikrowellenofens während der ersten 8 ns des Betriebs Ein Mikrowellenherd erwärmt Lebensmittel, indem er sie mit Mikrowellenstrahlung durchstrahlt. Mikrowellen sind eine Form der nicht-ionisierenden elektromagnetischen Strahlung mit einer Frequenz im so genannten Mikrowellenbereich (300 MHz bis 300 GHz). Mikrowellenherde nutzen Frequenzen in einem der ISM-Bänder (Industrie, Wissenschaft, Medizin), die sonst für die Kommunikation zwischen Geräten verwendet werden, die keine Lizenz für den Betrieb benötigen, damit sie andere wichtige Funkdienste nicht stören.

Verbraucheröfen arbeiten mit einer Nennfrequenz von 2,45 Gigahertz (GHz) - einer Wellenlänge von 12,2 Zentimetern im ISM-Band von 2,4 GHz bis 2,5 GHz -, während große Industrie-/Gewerbeöfen oft mit 915 Megahertz (MHz) - 32,8 Zentimetern - arbeiten. Wasser, Fett und andere Substanzen in den Lebensmitteln absorbieren die Energie der Mikrowellen in einem Prozess, der als dielektrische Erwärmung bezeichnet wird. Viele Moleküle (z. B. Wassermoleküle) sind elektrische Dipole, d. h., sie haben an einem Ende eine positive und am anderen Ende eine negative Teilladung und drehen sich daher, wenn sie versuchen, sich nach dem elektrischen Wechselfeld der Mikrowellen auszurichten. Rotierende Moleküle treffen auf andere Moleküle und setzen diese in Bewegung, wodurch Energie freigesetzt wird.

Diese Energie, die sich in Form von Molekülrotationen, -schwingungen und/oder -verschiebungen in festen und flüssigen Stoffen ausbreitet, erhöht die Temperatur des Lebensmittels in einem Prozess, der der Wärmeübertragung durch Kontakt mit einem heißeren Körper ähnelt. Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass Mikrowellenöfen Lebensmittel erhitzen, indem sie auf eine spezielle Resonanz der Wassermoleküle in den Lebensmitteln einwirken. Wie bereits erwähnt, können Mikrowellenherde bei vielen Frequenzen arbeiten.

Auftauen

Problematisch beim Auftauen ist, dass die Wassermoleküle im Eis wenig beweglich sind. Daher absorbieren bereits aufgetaute Bereiche des Gefrierguts Mikrowellen besser als noch gefrorene, sodass die bereits getauten Bereiche schnell wärmer werden als gefrorene Bereiche. Das Auftauen von Gefriergut erfolgt teilweise durch Wärmeübergang aus bereits flüssigem Wasser. Ebenso wird das Auftauen beschleunigt, wenn dem Gefriergut durch vorherige Arbeitsschritte flüssiges Wasser anhaftet. Die Auftaufunktion eines Mikrowellenherds arbeitet daher mit geringer Leistung, sodass genug Zeit bleibt, dass die Wärme von den flüssigen Bereichen an die gefrorenen übergeht.

Fette und Zucker

Die Mikrowellenerwärmung ist bei Fetten und Zuckern weniger effizient als bei Wasser, da sie ein geringeres molekulares Dipolmoment haben. Zucker und Triglyceride (Fette und Öle) absorbieren Mikrowellen aufgrund der Dipolmomente ihrer Hydroxylgruppen oder Estergruppen. Aufgrund der geringeren spezifischen Wärmekapazität von Fetten und Ölen und ihrer höheren Verdampfungstemperatur erreichen sie jedoch in Mikrowellenherden oft viel höhere Temperaturen. Dadurch können in Ölen oder fetten Lebensmitteln wie Speck Temperaturen entstehen, die weit über dem Siedepunkt von Wasser liegen und hoch genug sind, um Bräunungsreaktionen auszulösen, ähnlich wie beim herkömmlichen Braten (UK: Grillen), Schmoren oder Frittieren. Die höhere Hitzeentwicklung bedeutet, dass Lebensmittel mit hohem Zucker-, Stärke- oder Fettgehalt in der Mikrowelle einige Kunststoffbehälter beschädigen können. Lebensmittel mit hohem Wassergehalt und wenig Öl überschreiten selten die Siedetemperatur von Wasser und beschädigen Kunststoff nicht.

Thermisches Durchgehen

Die Erwärmung durch Mikrowellen kann bei einigen Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit, deren Dielektrizitätskonstante mit der Temperatur ansteigt, örtlich begrenzte thermische Ausreißer verursachen. Ein Beispiel ist Glas, das in einem Mikrowellenherd thermische Ausreißer bis hin zum Schmelzen zeigen kann, wenn es vorgeheizt wird. Außerdem können Mikrowellen bestimmte Gesteinsarten schmelzen, wobei kleine Mengen geschmolzenen Gesteins entstehen. Einige Keramiken können ebenfalls schmelzen und beim Abkühlen sogar klar werden. Thermisches Durchgehen ist eher typisch für elektrisch leitende Flüssigkeiten wie Salzwasser.

Durchdringung

Ein weiteres Missverständnis ist, dass Mikrowellenherde Lebensmittel "von innen nach außen" garen, d. h. von der Mitte der gesamten Lebensmittelmasse nach außen. Diese Vorstellung ergibt sich aus dem Erhitzungsverhalten, das beobachtet wird, wenn eine absorbierende Wasserschicht unter einer weniger absorbierenden, trockeneren Schicht an der Oberfläche eines Lebensmittels liegt; in diesem Fall kann die Ablagerung von Wärmeenergie im Inneren eines Lebensmittels diejenige an der Oberfläche übersteigen. Dies kann auch der Fall sein, wenn die innere Schicht eine geringere Wärmekapazität als die äußere Schicht hat, so dass sie eine höhere Temperatur erreicht, oder wenn die innere Schicht wärmeleitfähiger ist als die äußere Schicht, so dass sie sich trotz niedrigerer Temperatur heißer anfühlt. In den meisten Fällen jedoch, bei gleichmäßig strukturierten oder einigermaßen homogenen Lebensmitteln, werden die Mikrowellen in den äußeren Schichten des Lebensmittels in ähnlichem Maße absorbiert wie in den inneren Schichten.

Je nach Wassergehalt kann die Tiefe der anfänglichen Wärmeabgabe bei Mikrowellenöfen mehrere Zentimeter oder mehr betragen, im Gegensatz zum Braten/Grillen (Infrarot) oder zu Konvektionserwärmungsverfahren, bei denen die Wärme nur dünn an der Oberfläche der Lebensmittel abgegeben wird. Die Eindringtiefe der Mikrowellen hängt von der Zusammensetzung der Lebensmittel und der Frequenz ab, wobei niedrigere Mikrowellenfrequenzen (längere Wellenlängen) weiter eindringen.

Stromverbrauch

Mikrowellenherde haben einen Wirkungsgrad von bis zu 50 % bei der Umwandlung von Strom in Mikrowellen, aber energieeffiziente Modelle können einen Wirkungsgrad von über 64 % erreichen. Da sie relativ selten benutzt werden, verbraucht ein durchschnittlicher Haushaltsmikrowellenherd nur 72 kWh pro Jahr. Weltweit verbrauchten Mikrowellenherde im Jahr 2018 schätzungsweise 77 TWh pro Jahr, was 0,3 % der weltweiten Stromerzeugung entspricht.

Eine Studie des Lawrence Berkeley National Laboratory aus dem Jahr 2000 ergab, dass ein durchschnittlicher Mikrowellenherd fast 3 Watt Standby-Strom verbraucht, wenn er nicht benutzt wird, was etwa 26 kWh pro Jahr entspricht. Neue, vom US-Energieministerium im Jahr 2016 auferlegte Effizienzstandards verlangen für die meisten Mikrowellengeräte weniger als 1 Watt bzw. etwa 9 kWh pro Jahr an Standby-Leistung.

Bestandteile

Ein Magnetron mit abgenommenem Teil (der Magnet ist nicht abgebildet)
Innenraum eines Mikrowellenofens und Bedienfelder.

Ein Mikrowellenherd besteht aus:

  • einer Hochspannungsquelle, in der Regel ein einfacher Transformator oder ein elektronischer Leistungswandler, der die Energie an das Magnetron weiterleitet
  • einem Hochspannungskondensator, der mit dem Magnetron, dem Transformator und über eine Diode mit dem Gehäuse verbunden ist
  • ein Hohlraummagnetron, das elektrische Hochspannungsenergie in Mikrowellenstrahlung umwandelt
  • eine Magnetron-Steuerschaltung (in der Regel mit einem Mikrocontroller)
  • einen kurzen Wellenleiter (zur Einkopplung der Mikrowellenenergie vom Magnetron in die Kochkammer)
  • einem Drehteller und/oder einem Metallwellenleiter-Rührer
  • ein Bedienfeld

In den meisten Backöfen wird das Magnetron von einem Lineartransformator angetrieben, der sich praktischerweise nur komplett ein- oder ausschalten lässt. (Eine Variante des GE Spacemaker hatte zwei Anzapfungen an der Primärseite des Transformators für hohe und niedrige Leistung). Normalerweise hat die Wahl der Leistungsstufe keinen Einfluss auf die Intensität der Mikrowellenstrahlung; stattdessen wird das Magnetron alle paar Sekunden ein- und ausgeschaltet, wodurch sich der großräumige Arbeitszyklus ändert. Neuere Modelle verwenden Inverter-Stromversorgungen, die eine Pulsweitenmodulation nutzen, um eine kontinuierliche Erwärmung bei reduzierter Leistung zu ermöglichen, so dass die Lebensmittel bei einer bestimmten Leistungsstufe gleichmäßiger erwärmt werden und schneller erhitzt werden können, ohne durch ungleichmäßige Erwärmung beschädigt zu werden.

Die in Mikrowellenherden verwendeten Mikrowellenfrequenzen werden aufgrund von Vorschriften und Kostenvorgaben ausgewählt. Die erste ist, dass sie in einem der ISM-Frequenzbänder (Industrie, Wissenschaft und Medizin) liegen müssen, die für unlizenzierte Zwecke reserviert sind. Für Haushaltszwecke hat 2,45 GHz gegenüber 915 MHz den Vorteil, dass 915 MHz nur in einigen Ländern (ITU-Region 2) ein ISM-Band ist, während 2,45 GHz weltweit verfügbar ist. Im Mikrowellenbereich gibt es drei weitere ISM-Bänder, die jedoch nicht für das Kochen mit Mikrowellen genutzt werden. Zwei davon liegen bei 5,8 GHz und 24,125 GHz, werden aber wegen der sehr hohen Kosten für die Energieerzeugung bei diesen Frequenzen nicht für das Mikrowellenkochen genutzt. Das dritte, 433,92 MHz, ist ein schmales Band, das teure Geräte erfordern würde, um genügend Leistung zu erzeugen, ohne Interferenzen außerhalb des Bandes zu verursachen, und das nur in einigen Ländern verfügbar ist.

Der Garraum ähnelt einem Faradayschen Käfig, um zu verhindern, dass die Wellen aus dem Ofen austreten. Obwohl es am Rand der Tür keinen durchgehenden Metallkontakt gibt, wirken die Drosselstellen an den Türkanten bei der Frequenz der Mikrowellen wie ein Metallkontakt, um ein Austreten zu verhindern. Die Backofentür hat in der Regel ein Sichtfenster mit einer Schicht aus leitfähigem Gewebe in einiger Entfernung von der Außenwand, um die Abschirmung aufrechtzuerhalten. Da die Größe der Perforation des Netzes viel geringer ist als die Wellenlänge der Mikrowellen (12,2 cm für die üblichen 2,45 GHz), kann die Mikrowellenstrahlung die Tür nicht durchdringen, während sichtbares Licht (mit seiner viel kürzeren Wellenlänge) durchgelassen wird.

Schaltbild der Stromversorgung des Magnetrons eines Mikrowellenherdes
Einphasen-Synchronmotor mit Getriebe für den Drehteller­antrieb
Innenansicht eines Mikrowellenherdes; u. a. zu sehen: das (teilweise überhitzte) Kunstglimmer-Fenster für den Eintritt der Mikrowellen
Als Kugelpanorama anzeigen

Die Mikrowellen werden mit Hilfe eines Magnetrons erzeugt und mittels eines Hohlleiters in den Garraum geleitet. Der Garraum ist metallisch und Hochfrequenz-dicht, wodurch die Ausbreitung der Mikrowellen aus dem Gerät heraus verhindert wird.

Zur Versorgung des Magnetrons ist eine hohe Anodenspannung erforderlich (etwa 5 kV), die im Gerät mit Hilfe eines Hochspannungstransformators und einer Spannungsverdopplerschaltung erzeugt wird. Die an der Kathode anliegende Hochspannung wechselt dabei mit einer Frequenz von 50 Hz periodisch zwischen 0 und etwa −5 kV. Die Schwellspannung des Magnetrons bewirkt, dass lediglich dann, wenn die Versorgungsspannung größer als die Schwellspannung wird, kurze Stromimpulse auftreten. Die Anode des Magnetrons ist mit dem Gehäuse des Mikrowellenherdes, also mit Erdpotential verbunden, sodass die Sendeantenne nicht auf Hochspannungspotential liegt. Der Transformator versorgt auch die Glühkathode des Magnetrons mit Strom. Ein Ventilator kühlt Magnetron und Transformator und bläst deren Verlustwärme durch den Garraum, um ihn trocken zu halten.

Das Strahlungsfeld der eingebauten Mikrowellenantenne füllt den Garraum des Herdes ungleichmäßig aus. Um eine gleichmäßige Erwärmung der Speisen zu erreichen, werden sogenannte Wobbler oder Stirrer – rotierende metallische Flügelräder – eingesetzt, die die Schwingungsmoden des Garraumes ständig ändern. Diese Räder sitzen meist unter einer Kunstglimmer- oder Plastikabdeckung in der Decke des Garraumes und werden durch den Kühlluftstrom angetrieben. In vielen Geräten rotiert das Gargut außerdem auf einem Drehteller.

Der Türrahmen bildet mit dem Rand des Garraumes einen umlaufenden Spalt. Es handelt sich um eine sogenannte Resonanzdichtung. Die Breite des Türspaltes beträgt ein Viertel der Wellenlänge (λ/4), also ca. 3 cm, die Dicke des Spaltes (Abstand Tür/Garraum) ist unkritisch. Der Spalt wirkt ohne elektrischen Kontakt als frequenzselektive Dichtung für die elektromagnetischen Felder im Ofen. Die Funktion beruht auf der geschickten Kombination von Stücken, die eine Länge von λ/4 haben. Ähnliches wird bei Hohlleiteranschlüssen angewendet.

Bedienfeld

Moderne Mikrowellenherde werden entweder über eine analoge Zeitschaltuhr oder über ein digitales Bedienfeld gesteuert. Das Bedienfeld verfügt über eine LED-, Flüssigkristall- oder Vakuumfluoreszenzanzeige, Zifferntasten zur Eingabe der Garzeit, eine Funktion zur Auswahl der Leistungsstufe und andere mögliche Funktionen wie eine Auftaufunktion und vorprogrammierte Einstellungen für verschiedene Lebensmittel wie Fleisch, Fisch, Geflügel, Gemüse, Tiefkühlgemüse, Tiefkühlgerichte und Popcorn. In den 90er Jahren begannen Marken wie Panasonic und GE, Modelle mit einem Lauftext-Display anzubieten, auf dem Kochanweisungen angezeigt werden.

Die Leistungsstufen werden in der Regel nicht durch eine Veränderung der Leistung, sondern durch wiederholtes Ein- und Ausschalten des Geräts erreicht. Die höchste Einstellung bedeutet also Dauerleistung. Das Auftauen kann zwei Sekunden lang eingeschaltet sein, gefolgt von fünf Sekunden ohne Strom. Das Ende des Garvorgangs wird in der Regel durch ein akustisches Signal wie eine Glocke oder einen Piepser angezeigt, und/oder auf dem Display einer digitalen Mikrowelle erscheint die Meldung "Ende".

Mikrowellen-Bedienfelder gelten oft als umständlich in der Bedienung und werden häufig als Beispiel für die Gestaltung von Benutzeroberflächen herangezogen.

Varianten und Zubehör

Eine Variante des herkömmlichen Mikrowellenofens ist der Konvektionsmikrowellenofen. Ein Konvektionsmikrowellenherd ist eine Kombination aus einem normalen Mikrowellenherd und einem Konvektionsherd. Er ermöglicht ein schnelles Garen von Speisen, die dennoch gebräunt oder knusprig sind, wie bei einem Konvektionsofen. Konvektionsmikrowellenherde sind teurer als herkömmliche Mikrowellenherde. Einige Konvektionsmikrowellengeräte - solche mit freiliegenden Heizelementen - können Rauch und Brandgeruch erzeugen, wenn Speisespritzer von früheren Mikrowellenanwendungen von den Heizelementen abgebrannt werden. Einige Öfen arbeiten mit Hochgeschwindigkeitsluft; diese sind als Impingement-Öfen bekannt und für das schnelle Garen von Speisen in Restaurants konzipiert, kosten aber mehr und verbrauchen mehr Strom.

Im Jahr 2000 begannen einige Hersteller, ihre Konvektionsmikrowellenöfen mit leistungsstarken Quarz-Halogenlampen auszustatten, und vermarkteten sie unter Bezeichnungen wie "Speedcook", "Advantium", "Lightwave" und "Optimawave", um ihre Fähigkeit zu betonen, Speisen schnell und mit guter Bräunung zu garen. Die Glühbirnen erhitzen die Oberfläche der Speisen mit Infrarotstrahlung (IR) und bräunen die Oberflächen wie in einem herkömmlichen Ofen. Die Speisen bräunen, während sie gleichzeitig durch die Mikrowellenstrahlung und durch den Kontakt mit der erwärmten Luft durch Wärmeleitung erwärmt werden. Die IR-Energie, die von den Lampen an die äußere Oberfläche der Lebensmittel abgegeben wird, reicht aus, um bei Lebensmitteln, die hauptsächlich aus Kohlenhydraten bestehen, die Karamellisierung und bei Lebensmitteln, die hauptsächlich aus Eiweiß bestehen, die Maillard-Reaktion auszulösen. Diese Reaktionen in den Lebensmitteln führen zu einer Textur und einem Geschmack, wie man ihn vom herkömmlichen Kochen im Backofen erwartet, und nicht zu dem faden gekochten oder gedämpften Geschmack, der beim reinen Mikrowellenkochen entsteht.

Um die Bräunung zu unterstützen, wird manchmal ein zusätzliches Bräunungsblech verwendet, das in der Regel aus Glas oder Porzellan besteht. Es macht die Speisen knusprig, indem es die oberste Schicht oxidiert, bis sie braun wird. Gewöhnliches Plastikgeschirr ist für diesen Zweck nicht geeignet, da es schmelzen könnte.

Tiefkühlgerichte, Pasteten und Mikrowellen-Popcorntüten enthalten oft einen Suszeptor aus dünner Aluminiumfolie in der Verpackung oder in einer kleinen Papierschale. Die Metallfolie absorbiert die Mikrowellenenergie effizient und wird dadurch extrem heiß und strahlt im Infrarotbereich, wodurch sich die Erhitzung von Öl für Popcorn oder sogar die Bräunung von Oberflächen gefrorener Lebensmittel konzentriert. Heizpackungen oder -schalen mit Suszeptoren sind für den einmaligen Gebrauch bestimmt und werden dann als Abfall entsorgt.

Erhitzungseigenschaften

Neben der Erwärmung von Lebensmitteln werden Mikrowellenöfen auch häufig zur Erwärmung in industriellen Prozessen eingesetzt. Ein Mikrowellen-Tunnelofen zur Erweichung von Kunststoffstäben vor der Extrusion.

Mikrowellenöfen erzeugen die Wärme direkt in den Lebensmitteln, aber entgegen dem weit verbreiteten Irrglauben, dass mikrowellenerhitzte Lebensmittel von innen nach außen garen, können 2,45-GHz-Mikrowellen nur etwa 1 Zentimeter in die meisten Lebensmittel eindringen. Das Innere von dickeren Lebensmitteln wird hauptsächlich durch die Wärme erhitzt, die von den äußeren 1 Zentimetern ausgeht.

Die ungleichmäßige Erwärmung von Lebensmitteln in der Mikrowelle kann zum Teil auf die ungleichmäßige Verteilung der Mikrowellenenergie im Ofen und zum Teil auf die unterschiedliche Energieaufnahme in den verschiedenen Teilen der Lebensmittel zurückzuführen sein. Das erste Problem wird durch einen Rührer, eine Art Gebläse, das die Mikrowellenenergie bei seiner Drehung in verschiedene Teile des Ofens reflektiert, oder durch einen Drehtisch oder ein Karussell, das die Speisen dreht, verringert; bei Drehtischen können jedoch immer noch Stellen, z. B. in der Mitte des Ofens, entstehen, an denen die Energie ungleichmäßig verteilt wird. Die Lage der toten und heißen Punkte in einem Mikrowellenherd kann ermittelt werden, indem man ein feuchtes Stück Thermopapier in den Herd legt.

Wenn das mit Wasser gesättigte Papier der Mikrowellenstrahlung ausgesetzt wird, wird es so heiß, dass sich der Farbstoff verdunkelt, was eine visuelle Darstellung der Mikrowellen ergibt. Wenn mehrere Papierschichten mit ausreichendem Abstand zueinander in den Ofen gelegt werden, kann eine dreidimensionale Karte erstellt werden. Viele Kassenbons in Geschäften werden auf Thermopapier gedruckt, so dass man dies auch zu Hause leicht nachmachen kann.

Das zweite Problem ist auf die Zusammensetzung und Geometrie der Lebensmittel zurückzuführen und muss vom Koch gelöst werden, indem er die Lebensmittel so anordnet, dass sie die Energie gleichmäßig absorbieren, und regelmäßig alle Teile der Lebensmittel, die überhitzen, prüft und abschirmt. Bei einigen Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit, bei denen die Dielektrizitätskonstante mit der Temperatur ansteigt, kann die Mikrowellenerwärmung zu einem lokalen thermischen Durchgehen führen. Unter bestimmten Bedingungen kann Glas in einem Mikrowellenherd thermisch durchgehen, bis es schmilzt.

Aufgrund dieses Phänomens können Mikrowellenherde, die auf zu hohe Leistungsstufen eingestellt sind, sogar beginnen, die Ränder von gefrorenen Lebensmitteln zu garen, während das Innere der Lebensmittel gefroren bleibt. Ein weiterer Fall von ungleichmäßiger Erwärmung ist bei Backwaren zu beobachten, die Beeren enthalten. Bei diesen Produkten nehmen die Beeren mehr Energie auf als das trockenere Brot und können die Wärme aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit des Brotes nicht ableiten. Dies führt häufig zu einer Überhitzung der Beeren im Vergleich zum Rest des Lebensmittels. Bei der Einstellung "Auftauen" wird entweder eine niedrige Leistungsstufe verwendet oder das Gerät wiederholt aus- und eingeschaltet, damit die Wärme innerhalb der gefrorenen Lebensmittel von den Bereichen, die die Wärme schneller aufnehmen, zu den Bereichen geleitet werden kann, die sich langsamer erwärmen. Bei Backöfen mit Drehteller werden die Speisen gleichmäßiger erwärmt, wenn sie nicht genau in der Mitte, sondern dezentral auf dem Drehteller platziert werden, da dies zu einer gleichmäßigeren Erwärmung der gesamten Speise führt.

Es gibt auf dem Markt Mikrowellenherde, die ein Auftauen mit voller Leistung ermöglichen. Sie machen sich dabei die Eigenschaften der elektromagnetischen Strahlung (LSM-Modi) zunutze. Das LSM-Auftauen mit voller Leistung kann tatsächlich zu gleichmäßigeren Ergebnissen führen als das langsame Auftauen.

Die Erwärmung durch Mikrowellen kann absichtlich ungleichmäßig sein. Einige mikrowellengeeignete Verpackungen (insbesondere Pasteten) können Materialien enthalten, die Keramik- oder Aluminiumplättchen enthalten, die dazu bestimmt sind, Mikrowellen zu absorbieren und sich zu erwärmen, was beim Backen oder bei der Zubereitung der Kruste hilfreich ist, da die Energie in diesen Bereichen flacher deponiert wird. Solche auf Karton aufgeklebten Keramikplättchen werden neben den Lebensmitteln platziert und sind in der Regel rauchblau oder grau, so dass sie leicht zu erkennen sind; die den Hot Pockets beigefügten Papphüllen, die auf der Innenseite eine silberne Oberfläche haben, sind ein gutes Beispiel für eine solche Verpackung. Mikrowellengeeignete Kartonverpackungen können auch kopfüber liegende Keramikpflaster enthalten, die auf die gleiche Weise funktionieren. Der Fachausdruck für ein solches mikrowellenabsorbierendes Pflaster ist Suszeptor.

Auswirkungen auf Lebensmittel und Nährstoffe

Jede Form des Kochens verringert den Gesamtnährstoffgehalt von Lebensmitteln, insbesondere von wasserlöslichen Vitaminen, wie sie in Gemüse vorkommen, aber die Schlüsselvariablen sind, wie viel Wasser beim Kochen verwendet wird, wie lange die Lebensmittel gekocht werden und bei welcher Temperatur. Nährstoffe gehen in erster Linie durch Auslaugung in das Kochwasser verloren, was das Garen in der Mikrowelle aufgrund der kürzeren Garzeiten und der Tatsache, dass sich das erhitzte Wasser in den Lebensmitteln befindet, besonders effektiv macht. Wie bei anderen Erhitzungsmethoden wird auch bei der Mikrowelle Vitamin B12 von der aktiven in die inaktive Form umgewandelt; das Ausmaß der Umwandlung hängt von der erreichten Temperatur und der Garzeit ab. Gekochte Lebensmittel erreichen maximal 100 °C (212 °F) (den Siedepunkt von Wasser), während in der Mikrowelle erhitzte Lebensmittel intern heißer werden können, was zu einem schnelleren Abbau von Vitamin B12 führt. Die höhere Verlustrate wird teilweise durch die kürzeren Garzeiten ausgeglichen.

Spinat behält fast sein gesamtes Folat, wenn er in der Mikrowelle gegart wird; beim Kochen verliert er etwa 77 %, da die Nährstoffe in das Kochwasser übergehen. Im Mikrowellenherd zubereiteter Speck weist deutlich geringere Nitrosamingehalte auf als konventionell zubereiteter Speck. Gedünstetes Gemüse behält in der Regel mehr Nährstoffe, wenn es in der Mikrowelle gegart wird, als wenn es auf dem Herd zubereitet wird. Beim Blanchieren in der Mikrowelle bleiben die wasserlöslichen Vitamine Folat, Thiamin und Riboflavin 3-4 mal besser erhalten als beim Blanchieren in abgekochtem Wasser, mit Ausnahme von Vitamin C, das zu 29 % verloren geht (im Vergleich zu 16 % beim Blanchieren in abgekochtem Wasser).

Sicherheitsvorteile und Eigenschaften

Alle Mikrowellenherde verfügen über eine Zeitschaltuhr, die den Herd am Ende der Garzeit ausschaltet.

Mikrowellenherde erhitzen Lebensmittel, ohne selbst heiß zu werden. Nimmt man einen Topf vom Herd, es sei denn, es handelt sich um ein Induktionskochfeld, bleibt ein potenziell gefährliches Heizelement oder ein Untersetzer zurück, der noch einige Zeit heiß bleibt. Wenn man eine Kasserolle aus einem herkömmlichen Ofen nimmt, sind die Arme den sehr heißen Wänden des Ofens ausgesetzt. Bei einem Mikrowellenherd gibt es dieses Problem nicht.

Lebensmittel und Kochgeschirr, die aus einem Mikrowellenherd genommen werden, sind selten viel heißer als 100 °C (212 °F). Das in einem Mikrowellenherd verwendete Kochgeschirr ist oft viel kühler als die Speisen, da das Kochgeschirr für Mikrowellen durchlässig ist; die Mikrowellen erhitzen die Speisen direkt und das Kochgeschirr wird indirekt durch die Speisen erhitzt. Die Lebensmittel und das Kochgeschirr eines herkömmlichen Ofens hingegen haben die gleiche Temperatur wie der Rest des Ofens; eine typische Kochtemperatur liegt bei 180 °C (356 °F). Das bedeutet, dass herkömmliche Herde und Öfen schwerere Verbrennungen verursachen können.

Die niedrigere Gartemperatur (der Siedepunkt von Wasser) ist ein erheblicher Sicherheitsvorteil im Vergleich zum Backen im Ofen oder zum Braten, da die Bildung von Teer und Holzkohle, die krebserregend sind, vermieden wird. Außerdem dringt die Mikrowellenstrahlung tiefer ein als direkte Hitze, so dass die Lebensmittel durch ihren eigenen inneren Wassergehalt erhitzt werden. Im Gegensatz dazu kann bei direkter Hitze die Oberfläche verbrennen, während das Innere noch kalt ist. Das Vorheizen der Lebensmittel in einem Mikrowellenherd, bevor sie auf den Grill oder in die Pfanne kommen, verkürzt die Erhitzungszeit und verringert die Bildung von krebserregendem Grillgut. Im Gegensatz zum Braten und Backen entsteht bei der Mikrowellenbehandlung kein Acrylamid in Kartoffeln, aber im Gegensatz zum Frittieren ist sie nur begrenzt wirksam bei der Reduzierung des Glykoalkaloidgehalts (z. B. Solanin). Acrylamid wurde auch in anderen in der Mikrowelle zubereiteten Produkten wie Popcorn gefunden.

Zwar wandelt ein Mikrowellenherd nur 65 Prozent der aufgenommenen elektrischen Energie in Mikrowellenstrahlung um (der Rest wird Abwärme), die erzeugten Mikrowellen erwärmen aber nur das Gargut und nicht den Herd selbst oder dessen Umgebung. Deshalb ist der Mikrowellenherd bei kleineren Portionen energetisch effizienter. Als Richtwert gelten 250 ml Flüssigsubstanz. Es ist günstiger, 250 ml Flüssigkeit (oder 250 Gramm einer wasserhaltigen Speise) im Mikrowellenherd zu erhitzen statt in einem Topf auf dem Elektroherd.

Dazu kommt, dass im Mikrowellenherd Speisen und Getränke direkt in dem Geschirr, aus dem sie gegessen werden, erwärmt werden. Die nach der Benutzung eines gewöhnlichen Herdes zusätzlich notwendige Reinigung des Kochgeschirrs entfällt. Berücksichtigt man diesen Ressourcenverbrauch (Energie, Wasser, Reinigungsmittel), sind auch etwas größere Mengen im Mikrowellenherd effizient erwärmbar.

Verwendung bei der Reinigung von Küchenschwämmen

In Studien wurde die Verwendung der Mikrowelle zur Reinigung von nichtmetallischen Haushaltsschwämmen untersucht, die zuvor gründlich angefeuchtet wurden. Eine Studie aus dem Jahr 2006 ergab, dass nasse Schwämme durch zweiminütige Mikrowellenbehandlung (bei 1000 Watt Leistung) zu 99 % von coliformen Keimen, E. coli und MS2-Phagen befreit wurden. Die Sporen von Bacillus cereus wurden nach vier Minuten Mikrowellenerwärmung abgetötet.

Eine Studie aus dem Jahr 2017 kam zu einem weniger positiven Ergebnis: Etwa 60 % der Keime wurden abgetötet, aber die verbleibenden Keime besiedelten den Schwamm schnell wieder.

Gefahren

Hohe Temperaturen

Überhitzung

Verkohltes Popcorn, das durch zu langes Einschalten des Mikrowellenofens verbrannt wurde

Wasser und andere homogene Flüssigkeiten können sich überhitzen, wenn sie in einem Mikrowellenherd in einem Behälter mit glatter Oberfläche erhitzt werden. Das bedeutet, dass die Flüssigkeit eine Temperatur erreicht, die geringfügig über ihrem normalen Siedepunkt liegt, ohne dass sich im Inneren der Flüssigkeit Dampfblasen bilden. Der Siedevorgang kann explosionsartig einsetzen, wenn die Flüssigkeit gestört wird, z. B. wenn der Benutzer den Behälter anfasst, um ihn aus dem Ofen zu nehmen, oder wenn er feste Zutaten wie Kaffeepulver oder Zucker hinzufügt. Dies kann zu einem spontanen Siedevorgang (Keimbildung) führen, der so heftig sein kann, dass die kochende Flüssigkeit aus dem Behälter geschleudert wird und schwere Verbrühungen verursacht.

Geschlossene Behälter

Geschlossene Behälter, wie z. B. Eier, können beim Erhitzen in einem Mikrowellenherd aufgrund des erhöhten Dampfdrucks explodieren. Auch intaktes frisches Eigelb außerhalb der Schale explodiert infolge der Überhitzung. Isolierende Kunststoffschäume aller Art enthalten in der Regel geschlossene Lufteinschlüsse und sind im Allgemeinen nicht für die Verwendung in einem Mikrowellenherd geeignet, da die Lufteinschlüsse explodieren und der Schaum (der bei Verzehr giftig sein kann) schmelzen kann. Nicht alle Kunststoffe sind mikrowellengeeignet, und einige Kunststoffe absorbieren Mikrowellen so stark, dass sie gefährlich heiß werden können.

Brände

Produkte, die zu lange erhitzt werden, können Feuer fangen. Dies ist zwar bei jeder Art des Kochens der Fall, aber das schnelle Kochen und die unbeaufsichtigte Verwendung von Mikrowellengeräten stellen eine zusätzliche Gefahr dar.

Metallgegenstände

Entgegen der landläufigen Meinung können Metallgegenstände sicher in einem Mikrowellenherd verwendet werden, allerdings mit einigen Einschränkungen. Jeder metallische oder leitende Gegenstand, der in den Mikrowellenherd gelegt wird, wirkt bis zu einem gewissen Grad wie eine Antenne, was zu einem elektrischen Strom führt. Dadurch wirkt der Gegenstand wie ein Heizelement. Dieser Effekt hängt von der Form und Zusammensetzung des Objekts ab und wird manchmal zum Kochen genutzt.

Jeder Gegenstand, der spitzes Metall enthält, kann beim Erhitzen in der Mikrowelle einen elektrischen Lichtbogen (Funken) erzeugen. Dazu gehören Besteck, zerknüllte Aluminiumfolie (obwohl einige in Mikrowellenherden verwendete Folien sicher sind, siehe unten), Twist-Ties mit Metalldraht, die Metalldraht-Tragegriffe in Austernkübeln oder fast jedes Metall, das zu einer schlecht leitenden Folie oder einem dünnen Draht geformt oder in eine spitze Form gebracht wurde. Gabeln sind ein gutes Beispiel: Die Zinken der Gabel reagieren auf das elektrische Feld, indem sie an den Spitzen hohe Konzentrationen elektrischer Ladung erzeugen. Dies hat zur Folge, dass der dielektrische Durchschlag von Luft, etwa 3 Megavolt pro Meter (3×106 V/m), überschritten wird. Die Luft bildet ein leitfähiges Plasma, das als Funke sichtbar wird. Das Plasma und die Zinken können dann eine leitende Schleife bilden, die eine effektivere Antenne sein kann, was zu einem länger anhaltenden Funken führt. Beim dielektrischen Durchschlag in der Luft bilden sich Ozon und Stickoxide, die in großen Mengen gesundheitsschädlich sind.

Ein Mikrowellenherd mit einer Metallplatte

Bei der Mikrowellenerwärmung eines einzelnen glatten Metallgegenstands ohne spitze Enden, z. B. eines Löffels oder einer flachen Metallpfanne, kommt es normalerweise nicht zu Funkenbildung. Dicke Metallgitter können Teil der Innenausstattung von Mikrowellenherden sein (siehe Abbildung). In ähnlicher Weise bestehen die Innenwandplatten mit Perforationslöchern, die Licht und Luft in den Ofen lassen und den Blick durch die Ofentür ins Innere ermöglichen, aus leitfähigem Metall, das in eine sichere Form gebracht wurde.

Eine DVD-R-Disc, die in der Mikrowelle erhitzt wurde, zeigt die Auswirkungen der elektrischen Entladung durch den Metallfilm

Die Auswirkungen der Mikrowellenbehandlung dünner Metallfilme sind auf einer Compact Disc oder DVD (insbesondere auf der werkseitig gepressten Variante) deutlich zu erkennen. Die Mikrowellen induzieren elektrische Ströme in der Metallschicht, die sich dadurch erhitzt, den Kunststoff der Scheibe schmilzt und ein sichtbares Muster konzentrischer und radialer Narben hinterlässt. In ähnlicher Weise kann auch Porzellan mit dünnen Metallschichten durch Mikrowellen zerstört oder beschädigt werden. Aluminiumfolie ist dick genug, um in Mikrowellenherden als Abschirmung gegen erhitzte Teile von Lebensmitteln verwendet zu werden, sofern die Folie nicht stark verformt ist. Wenn sie zerknittert ist, ist Alufolie in der Mikrowelle generell unsicher, da die Manipulation der Folie scharfe Knicke und Lücken verursacht, die zu Funkenbildung führen. Das USDA empfiehlt, dass Alufolie, die beim Kochen im Mikrowellenherd als Teilabschirmung der Lebensmittel verwendet wird, nicht mehr als ein Viertel des Lebensmittels bedecken und sorgfältig geglättet werden sollte, um die Gefahr von Funkenbildung auszuschließen.

Eine weitere Gefahr ist die Resonanz der Magnetronröhre selbst. Wenn der Mikrowellenherd ohne einen Gegenstand betrieben wird, der die Strahlung absorbiert, entsteht eine stehende Welle. Die Energie wird zwischen der Röhre und dem Garraum hin und her reflektiert. Dies kann dazu führen, dass die Röhre überlastet wird und durchbrennt. Eine hohe reflektierte Leistung kann auch zu Lichtbögen im Magnetron führen, die möglicherweise einen Ausfall der Primärstromsicherung zur Folge haben, obwohl ein solcher kausaler Zusammenhang nicht leicht nachzuweisen ist. Daher sind dehydrierte oder in Metall eingewickelte Lebensmittel, die keinen Lichtbogen erzeugen, aus Gründen der Überlastung problematisch, ohne unbedingt eine Brandgefahr darzustellen.

Bestimmte Lebensmittel wie z. B. Weintrauben können, wenn sie richtig angeordnet sind, einen Lichtbogen erzeugen. Ein längerer Lichtbogen von Lebensmitteln birgt ähnliche Risiken wie Lichtbögen von anderen Quellen (siehe oben).

Andere Gegenstände, die Funken leiten können, sind Thermoskannen mit Kunststoff-/Hologrammaufdruck (z. B. Starbucks-Neuheiten) oder Becher mit Metallfutter. Wenn auch nur ein Teil des Metalls freiliegt, platzt die gesamte äußere Hülle vom Gegenstand ab oder schmilzt.

Die hohen elektrischen Felder, die im Inneren eines Mikrowellenofens erzeugt werden, lassen sich oft veranschaulichen, indem man ein Radiometer oder eine Neonglühbirne in den Garraum stellt, wodurch ein glühendes Plasma im Niederdruckkolben des Geräts entsteht.

Wegen der hohen Sendeleistung des Magnetrons können in allen leitfähigen Materialien, so auch Metallteilen im Garraum, Ströme von mehr als 20 Ampere fließen. Dünne Metallschichten, beispielsweise Alufolie oder der Goldrand von Tellern, können schmelzen oder aufgrund von Lichtbögen verdampfen. Dickere Metallgegenstände wie Besteck werden zuweilen heiß. a._Metallen)

Wenn man Metallstücke mit ungeeigneter Geometrie, wie etwa Gabeln, oder mit geringem Abstand zur Wandung in den Garraum einbringt, können Funkenüberschläge entstehen, falls die erzeugte elektrische Feldstärke ausreichend ist (= 106 V·m−1). a._Metallen)

Die Erwärmung von Speisen, die ganz oder teilweise in Aluminiumfolie verpackt sind, birgt die Gefahr von Funken und Lichtbögen an Überlappungen und Kanten, zudem reflektiert das Aluminium die Mikrowellen. a._Metallen)

Vollständig metallisch gekapseltes Gargut wird nicht erwärmt und aufgrund Fehlanpassung/Rückreflexion der Mikrowellen wird das Magnetron thermisch überlastet. a._Metallen)

Direkte Mikrowellenexposition

Eine direkte Mikrowellenexposition ist im Allgemeinen nicht möglich, da die von der Quelle in einem Mikrowellenherd ausgesandten Mikrowellen durch das Material, aus dem der Herd besteht, im Herd eingeschlossen werden. Außerdem sind die Öfen mit redundanten Sicherheitsverriegelungen ausgestattet, die die Stromversorgung des Magnetrons unterbrechen, wenn die Tür geöffnet wird. Dieser Sicherheitsmechanismus ist in den Vereinigten Staaten gesetzlich vorgeschrieben. Tests haben gezeigt, dass die Mikrowellen in den handelsüblichen Öfen so gut wie immer eingeschlossen sind, so dass Routinetests nicht erforderlich sind. Nach Angaben des Center for Devices and Radiological Health der US-amerikanischen Food and Drug Administration begrenzt eine US-Bundesnorm die Menge an Mikrowellen, die während der Lebensdauer eines Backofens austreten kann, auf 5 Milliwatt Mikrowellenstrahlung pro Quadratzentimeter in einem Abstand von etwa 5 cm von der Oberfläche des Ofens. Dies liegt weit unter dem Expositionsniveau, das derzeit als schädlich für die menschliche Gesundheit gilt.

Die von einem Mikrowellenherd erzeugte Strahlung ist nicht ionisierend. Sie birgt daher nicht die Krebsrisiken, die mit ionisierender Strahlung wie Röntgenstrahlen und hochenergetischen Teilchen verbunden sind. In Langzeitstudien an Nagetieren zur Bewertung des Krebsrisikos konnte bisher keine Karzinogenität der 2,45-GHz-Mikrowellenstrahlung festgestellt werden, auch nicht bei chronischer Exposition (d. h. bei einem großen Teil der Lebenszeit), die weit über derjenigen liegt, die der Mensch bei undichten Öfen zu erwarten hat. Bei geöffneter Ofentür kann die Strahlung jedoch durch Erhitzung Schäden verursachen. Mikrowellenherde werden mit einer Schutzverriegelung verkauft, so dass das Gerät nicht in Betrieb genommen werden kann, wenn die Tür geöffnet oder nicht ordnungsgemäß verriegelt ist.

Mikrowellen, die in Mikrowellenherden erzeugt werden, verpuffen, sobald der Strom abgeschaltet wird. Sie verbleiben nicht in den Lebensmitteln, wenn der Strom abgeschaltet wird, genauso wenig wie das Licht einer elektrischen Lampe in den Wänden und Einrichtungsgegenständen eines Raums verbleibt, wenn die Lampe ausgeschaltet wird. Sie machen weder die Lebensmittel noch den Ofen radioaktiv. Im Gegensatz zum konventionellen Garen kann sich der Nährstoffgehalt einiger Lebensmittel unterschiedlich verändern, im Allgemeinen jedoch positiv, da mehr Mikronährstoffe erhalten bleiben - siehe oben. Es gibt keine Hinweise auf gesundheitsschädliche Auswirkungen von Lebensmitteln, die in der Mikrowelle gegart werden.

Es gibt jedoch einige wenige Fälle, in denen Menschen direkter Mikrowellenstrahlung ausgesetzt waren, entweder durch eine Fehlfunktion des Geräts oder durch absichtliches Handeln. Die allgemeine Auswirkung dieser Exposition sind körperliche Verbrennungen, da das menschliche Gewebe, insbesondere die äußeren Fett- und Muskelschichten, eine ähnliche Zusammensetzung hat wie einige Lebensmittel, die üblicherweise in Mikrowellenherden gegart werden, und daher ähnliche dielektrische Erhitzungseffekte erfährt, wenn es elektromagnetischer Mikrowellenstrahlung ausgesetzt ist.

Chemische Belastung

Symbol für mikrowellengeeignet

Die Verwendung von nicht gekennzeichneten Kunststoffen für das Kochen in der Mikrowelle wirft die Frage auf, ob Weichmacher in die Lebensmittel gelangen oder ob die Kunststoffe chemisch mit der Mikrowellenenergie reagieren und Nebenprodukte in die Lebensmittel gelangen.

Die Weichmacher, denen die meiste Aufmerksamkeit zuteil wurde, sind Bisphenol A (BPA) und Phthalate, obwohl unklar ist, ob andere Kunststoffbestandteile ein Toxizitätsrisiko darstellen. Weitere Probleme sind das Schmelzen und die Entflammbarkeit. Ein angebliches Problem der Freisetzung von Dioxinen in Lebensmitteln wurde als absichtliches Ablenkungsmanöver abgetan, das von den tatsächlichen Sicherheitsfragen ablenkt.

Einige aktuelle Kunststoffbehälter und Lebensmittelverpackungen sind speziell dafür ausgelegt, der Strahlung von Mikrowellen zu widerstehen. Die Produkte können die Bezeichnung "mikrowellensicher" tragen, ein Mikrowellensymbol (drei übereinander liegende Wellenlinien) oder einfach nur Anweisungen für die ordnungsgemäße Verwendung im Mikrowellenherd enthalten. All dies ist ein Hinweis darauf, dass ein Produkt für die Mikrowelle geeignet ist, wenn es entsprechend den Anweisungen verwendet wird.

Ungleichmäßige Erwärmung

Mikrowellenherde werden häufig zum Aufwärmen von Essensresten verwendet, und bei unsachgemäßer Verwendung des Mikrowellenherds kann eine bakterielle Kontamination nicht unterdrückt werden. Wenn die sichere Temperatur nicht erreicht wird, kann dies wie bei anderen Aufwärmmethoden zu lebensmittelbedingten Krankheiten führen. Mikrowellenherde können zwar Bakterien genauso gut abtöten wie herkömmliche Öfen, aber sie garen schnell und möglicherweise nicht so gleichmäßig, ähnlich wie beim Braten oder Grillen, so dass die Gefahr besteht, dass Teile der Lebensmittel nicht die empfohlenen Temperaturen erreichen. Daher wird empfohlen, nach dem Garen eine Wartezeit einzulegen, damit sich die Temperaturen in den Lebensmitteln angleichen können, und ein Thermometer zur Überprüfung der Innentemperatur zu verwenden.

Interferenzen

Obwohl Mikrowellenherde aus Sicherheitsgründen abgeschirmt sind, geben sie dennoch geringe Mengen an Mikrowellenstrahlung ab. Diese ist für den Menschen nicht schädlich, kann aber manchmal Störungen bei Wi-Fi- und Bluetooth-Geräten und anderen Geräten verursachen, die auf den 2,45-GHz-Wellenbändern kommunizieren, insbesondere im Nahbereich.

Brandgefahr

Mikrowellenherd mit Drehreglern für Leistung und Dauer. Rauchbildung durch überhitztes Gargut.

Wasserarme Speisen und andere Stoffe können sich in einer Mikrowelle so weit erhitzen, dass sie zu schwelen oder zu brennen beginnen. Mikrowellen erhitzen nicht nur Wassermoleküle, sondern alle Moleküle mit einem Dipolmoment und elektrisch leitfähige Stoffe. Durch die hohen Feldstärken kann es auch zur Bildung von Lichtbögen in Lebensmitteln kommen. Starke induzierte Ströme können ebenfalls zu Verkohlungen führen. Diese sind oft nicht – zumindest von außen – sichtbar.

Entstehende Verkohlungen und auch Flammen absorbieren Mikrowellenstrahlung wiederum und verstärken den Effekt. Viele Mikrowellenherde besitzen daher über dem Garraum im Bereich des Luftaustritts einen Thermoschalter, der das Gerät bei Überhitzung abschaltet. Im Inneren ablaufende Brände sind durch das doppelwandige Gehäuse von der Umgebung isoliert, können jedoch gesundheitsschädliche Brandgase entwickeln, die durch den nach der Heizzeit meist noch nachlaufenden Ventilator auch nach außen geführt werden.

Auswirkung auf Nährstoffe

Mikrowellen selbst haben zu wenig Energie, um chemische Bindungen aufzubrechen. Durch die Erwärmung, wie sie auch bei anderen Garmethoden erfolgt, werden jedoch Wasserstoffbrückenbindungen in Wasser und in Biomolekülen gestört und dadurch wird die Denaturierung bewirkt.

Die Ansicht, Mikrowellenherde würden den Nährstoffgehalt von Nahrungsmitteln durch Zerstörung von Vitaminen und sekundären Pflanzenstoffen stärker als andere Erhitzungsvorgänge verringern, ist weitestgehend unbelegt. Eine Studie ergab, dass Antioxidantien zum Beispiel in Brokkoli durch Erhitzung im Mikrowellenherd stärker zerstört würden als durch andere Erhitzungsverfahren. Vergleiche mit anderen Erhitzungsverfahren sind kaum anzustellen, weil das konventionelle Kochen eine homogenere Temperaturverteilung bewirkt, das Braten und Backen hingegen eine wesentlich inhomogenere.

Die Entstehung von Schadstoffen durch das Verfahren der Mikrowellenerwärmung wird wiederkehrend diskutiert. Eine mögliche Quelle von Schadstoffen können – wie auch bei anderen Garverfahren – lokale Verbrennungen an wasserarmen Speisen sein. Eine tatsächliche Gefahr für die Nährstoffe stellt die Überhitzung von Nahrungsmitteln dar, da viele Nährstoffe bei hohen Temperaturen zerstört werden. Das trifft jedoch ebenso auf andere Zubereitungsmethoden zu.

Hygiene der Nahrung

Wie oben unter Leistungsregulierung schon erwähnt, erfolgt die Erwärmung ungleichmäßig. Neben den dort erwähnten hot spots gibt es auch cold spots, also kühle Stellen. Sie bergen eine hygienische Gefahr bei der Erwärmung von Nahrungsmitteln mit Mikrowellenstrahlung, da dort Salmonellen bzw. Listerien überleben können.

Amerikanische Forscher ließen in einem Experiment frisch eingekaufte, listerienbefallene Hähnchen in der Mikrowelle garen. In mehr als der Hälfte der Proben waren danach weiterhin Listerien nachweisbar, unabhängig von Leistung, Garraumgröße oder davon, ob ein Drehteller vorhanden war. Aus diesem Grund empfiehlt auch die Deutsche Gesellschaft für Ernährung, zum Beispiel kein Hähnchen oder Hackfleisch in Mikrowellenherden zu garen.

Leistungsregulierung

Die Leistungsregulierung eines Mikrowellenherdes erfolgt bei den meisten Geräten durch Intervallbetrieb mittels einer elektromechanischen Schaltuhr oder einem Mikrocontroller. Das Magnetron wird zum Erreichen der vom Bediener eingestellten Leistung im Rhythmus von einigen Sekunden samt seiner Heizspannung über den Transformator ein- und ausgeschaltet. Durch das Verhältnis von Ein- und Auszeit wird die mittlere Leistung gesteuert. Ein 1200-Watt-Gerät, das der Bediener auf 600 Watt Leistung eingestellt hat, wird also wechselnd beispielsweise 5 Sekunden lang 1200 Watt Strahlungsleistung auf das Kochgut geben und danach 5 Sekunden im Leerlauf sein. Die Leistungsvorgabe über das Bedienfeld ist dabei der Mittelwert. Die Schaltperiode ist aufgrund der mechanischen Schalter (Relais, Schaltuhr) und des lebensdauerverringernden Einschaltens des Magnetrons ohne Kathodenvorheizung nicht weiter verkürzbar und kann je nach Maximalleistung auch bei gleicher Leistungsvorwahl zu unterschiedlichen Ergebnissen führen; bei empfindlichen Speisen, wie z. B. Fisch, kann auch die kurzzeitige Anwendung des Leistungsmaximums zu lokalen Verbrennungen führen. Es gibt daher Geräte mit Schaltnetzteil (sogenannte Inverter-Technologie), die die Kathode durchgehend heizen und den mittleren Anodenstrom elektronisch steuern können. Vom Magnetron wird dann quasi durchgehend die gewünschte Leistung abgegeben.

Gebrauch

Ein Mikrowellenherd sollte nie mit leerem Garraum eingeschaltet werden, da die abgegebene Leistung des Magnetrons immer ausreichend absorbiert werden muss. Andernfalls wird sie ins Magnetron zurückreflektiert, wodurch es Schaden nehmen könnte.

Aufgrund der Reflexionen entsteht im Garraum ein dreidimensionales Muster aus Interferenzmaxima, hot spots genannt, an denen mehr Wärmeenergie an das Gargut abgegeben wird. Durch Einlegen von Thermopapier lässt sich die Lage von Hotspots detektieren. Trotz Gegenmaßnahmen wie Drehtellern oder Reflexionsdrehspiegeln (Stirrer, englisch für „Rührer“) können daher einzelne Areale im Gargut überhitzt werden. Wegen des unterschiedlichen Wassergehalts verschiedener Speisen kann es trotz Stirrer und Drehteller zu inhomogener Erwärmung kommen. So erwärmen sich Knochen im Vergleich zum Fleisch nur gering. Salziges erwärmt sich stärker als Fettiges. Zum sicheren Durchgaren der Speisen ist es daher ratsam, diese abzudecken und gegebenenfalls mit geringerer Leistung länger zu garen oder nach kurzen Aufwärmphasen umzurühren. So ist besonders bei erwärmter Babykost das Umrühren vor der Verabreichung sinnvoll, um heiße Bereiche zu vermischen.

In trockenen Speisen können hot spots Verkohlungen hervorrufen, und es entstehen Schadstoffe.

Der Effekt des Überhitzens von Wasser (siehe Siedeverzug) in glatten Gefäßen ist eine mögliche Gefahrenquelle. Dabei kann es passieren, dass Wasser über den Siedepunkt hinaus erhitzt wird, ohne zu sieden – diese Gefahr besteht vor allem bei wiederholtem Erhitzen in der Mikrowelle aufgrund des geringer werdenden Anteils gelöster Gase. Das überhitzte Wasser kann bei Bewegung (beispielsweise bei der Entnahme) plötzlich verdampfen; dabei verdampft ein Teil des Wassers explosionsartig, siedendes Wasser wird aus dem Gefäß geschleudert. Ein ins Gefäß gestellter Glasstab oder Kunststofflöffel und vorheriges Kratzen mit diesen Geräten am Gefäßboden helfen, den Siedeverzug zu vermeiden, da die Berührungsstellen am Boden als Keim für die Dampfblasenbildung wirken.

Geschirr

Geschirr aus Porzellan, Glas oder thermoplastischem Kunststoff absorbiert keine Mikrowellen und wird somit durch die Strahlung nicht erwärmt, sondern nur indirekt vom Gargut durch Wärmeleitung. Kunststoffe können jedoch ab einer bestimmten Temperatur erweichen oder schmelzen. Daher werden manche Behälter mit dem Zeichen „mikrowellengeeignet“ ausgestattet. Spezielles sogenanntes Bräunungsgeschirr sowie andere verlustbehaftete dielektrische oder elektrisch mittelmäßig leitfähige Stoffe sowie ferromagnetische Keramik werden dagegen auch direkt erwärmt.

Unglasiertes Steingut-Geschirr oder solches mit Rissen in der Glasur kann Wasser enthalten, wodurch es dann ebenfalls direkt erwärmt wird. Steingut-Keramik kann auch Eisenoxid enthalten, welches ebenfalls Mikrowellen absorbiert. Das kann dazu führen, dass Gefäße sehr heiß werden und sogar zerplatzen, während der Inhalt kaum erwärmt ist. Glasiertes Steinzeug-Geschirr mit dichtem Scherben ist wie Glasgeschirr unproblematisch.

Speisenzubereitung

Etwa 73 % der Haushalte in Deutschland haben einen Mikrowellenherd. Neben dem schnellen Erhitzen von Speisen und Getränken (Portionen bis etwa 500 g) eignen sich die Geräte auch für das Schmelzen von Butter, gequollener Gelatine oder Kuchenglasur oder das Rösten von Kokosraspeln oder Mandelstiften.

Ausbleibende Bräunungsreaktion

Beim normalen Garen (also abgesehen von den schon erwähnten lokalen Verbrennungsvorgängen) in der Mikrowelle werden Temperaturen, wie sie für die Entstehung von Bräunungsreaktionen (Maillard-Reaktion, z. B. bei Braten oder Spiegelei) nötig sind, nicht erreicht. Die mit der Maillard-Reaktion einhergehende Bildung von Melanoidinen (Röst-Aromastoffen) bleibt dann aus. Aus diesem Grund werden auch Mikrowellenherde mit Grill- bzw. Heißluftfunktion (Kombi-Geräte) angeboten. Es gibt auch spezielles Bräunungsgeschirr für kleinere Fleischportionen, wo in der Oberflächenbeschichtung Metalloxide eingelagert sind, die sich durch die Mikrowellenenergie erhitzen und somit Bräunungseffekte erzielen können.

Weitere Anwendungen

Große Mikrowellengeräte werden industriell als Alternative zu Autoklaven für die Herstellung von Faserverbundwerkstoffen eingesetzt; deren Einsatzmöglichkeiten werden erforscht. Dabei ist die Energieersparnis im Vergleich zu anderen Herstellungsmethoden von Faserverbundwerkstoffen interessant. Diese beruht auf der Tatsache, dass nur das Werkstück selbst erhitzt wird (siehe Wirkungsweise und Wirkungsgrad). Weitere Anwendungen sind das Trocknen von Lebensmitteln wie zum Beispiel Nudeln, das Hitzestabilisieren von Getreidekeimlingen oder das Trocknen anderer Materialien. Weiterhin werden Mikrowellengeräte zur Synthese im chemischen Labor verwendet.

Therapeutische Nutzung

Mikrowellen mit bis zu mehreren hundert Watt werden auch therapeutisch zur Gewebeerwärmung beim medizinischen Verfahren der Diathermie eingesetzt. Der Wärmeeintrag wird wie beim Mikrowellenherd über gepulstes An- und Abschalten gesteuert.

Trocknung

Mikrowellen mit Leistungen von vielen Kilowatt werden zur industriellen Trocknung und Erwärmung, zur Plasmageneration und in Teilchenbeschleunigern eingesetzt. Sie werden wie im Mikrowellenherd mit Magnetronen aber auch mit Klystronen erzeugt.

Zerstörung von RFID-Chips

Nach der Einführung des ePasses wurde seitens des Chaos Computer Clubs und Gegnern zunehmender Überwachungsmaßnahmen als Akt zivilen Ungehorsams dazu aufgerufen, den im Dokument enthaltenen Chip, auf dem persönliche Daten des Inhabers gespeichert sind, mittels eines Mikrowellenherdes zu zerstören. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass der Pass dennoch seine Gültigkeit behält, da er nach wie vor eine Identifikation der Person ermöglicht.