อ่าน 8 นาที
การปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยวนำ
การปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยว นำไฟฟ้า เป็น กระบวนการ ปรุงอาหาร โดยใช้ ความร้อนเหนี่ยวนำไฟฟ้าโดยตรงกับภาชนะปรุงอาหารแทนที่จะใช้เปลวไฟหรือองค์ประกอบความร้อนการปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยวน...
การปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยวนำ
การปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยว นำไฟฟ้า เป็น กระบวนการ ปรุงอาหาร โดยใช้ ความร้อนเหนี่ยวนำไฟฟ้าโดยตรงกับภาชนะปรุงอาหารแทนที่จะใช้เปลวไฟหรือองค์ประกอบความร้อนการปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยวนำไฟฟ้าช่วยให้สามารถเพิ่มอุณหภูมิได้อย่างรวดเร็วและมีกำลังสูง การเปลี่ยนแปลงการตั้งค่าความร้อนเกิดขึ้นทันที[ 1 ]
เตาไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำ( หรือเตาแม่เหล็กไฟฟ้า ) โดยทั่วไปจะมีพื้นผิวเป็นแก้วเซรามิกทนความร้อน ใต้ตำแหน่งการปรุงอาหารแต่ละตำแหน่งจะมีขดลวดทองแดงที่มีกระแสไฟฟ้าสลับไหลผ่านสนามแม่เหล็ก ที่สั่นไหวที่เกิดขึ้น จะเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในก้นภาชนะโลหะ ซึ่งจะสร้างความร้อนโดยการไหลผ่านความต้านทานโดยทั่วไปแล้ว ภาชนะจะต้องทำจาก โลหะ เฟอร์โรแมกเนติกเช่นเหล็กหล่อหรือสแตนเลส บางชนิด เตาแม่เหล็กไฟฟ้า โดยทั่วไปจะไม่สามารถให้ความร้อนแก่ภาชนะทองแดงหรืออลูมิเนียมได้ เนื่องจากสนามแม่เหล็กไม่สามารถสร้างกระแสไฟฟ้าที่เข้มข้นได้ (ดูปรากฏการณ์สกินเอฟเฟกต์ )
การปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยวนำเป็นหนึ่งในวิธีการปรุงอาหารที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด ซึ่งหมายความว่าจะผลิตความร้อนเหลือทิ้ง น้อยลง และสามารถเปิดและปิดได้อย่างรวดเร็ว เชฟและร้านอาหารบางแห่งนิยมใช้เตาเหนี่ยวนำ เนื่องจากการตั้งค่าที่แม่นยำช่วยให้การปรุงอาหารมีความสม่ำเสมอและตรงตามข้อกำหนดที่แน่นอน[ 2 ]การปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยวนำมีข้อดีด้านความปลอดภัยเมื่อเทียบกับเตาแก๊ส และไม่ปล่อยมลพิษทางอากาศเข้าสู่ห้องครัว นอกจากนี้ เตาเหนี่ยวนำยังทำความสะอาดง่าย เนื่องจากพื้นผิวเตาเรียบและไม่ร้อนมาก ภาชนะปรุงอาหารที่มีน้ำหนักมากอาจทำให้พื้นผิวเป็นรอยได้หากถูกลากไปบนพื้นผิวเตา
ประวัติศาสตร์

สิทธิบัตรฉบับแรกออกในช่วงต้นทศวรรษ 1900 โดย Arthur Berry ยื่นขอสิทธิบัตรในสหราชอาณาจักรในปี 1906 และ Simon Hohlfeld ยื่นขอสิทธิบัตรในเยอรมนีในปี 1909 [ 3 ] [ 4 ]เตาสาธิตถูกจัดแสดงโดย แผนก FrigidaireของGeneral Motorsในช่วงกลางทศวรรษ 1950 ในตู้โชว์เคลื่อนที่[ 5 ]เตาเหนี่ยวนำถูกสาธิตโดยการต้มน้ำในหม้อน้ำโดยวางหนังสือพิมพ์ไว้ระหว่างเตากับหม้อ เพื่อสาธิตความสะดวกและปลอดภัย หน่วยนี้ไม่เคยถูกนำไปผลิตจริง
การนำไปใช้งานในยุคปัจจุบันเกิดขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1970 โดยเป็นผลงานที่ศูนย์วิจัยและพัฒนาของบริษัท Westinghouse Electric Corporation [ 6 ] ผลงานดังกล่าวได้รับการจัดแสดงครั้งแรกใน งานประชุม สมาคมผู้สร้างบ้านแห่งชาติประจำ ปี 1971 ที่เมืองฮิวสตัน รัฐเท็กซัส ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการจัดแสดงของแผนกผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคของ Westinghouse เตาเดี่ยวแบบตั้งพื้นได้รับการตั้งชื่อว่า Cool Top Induction Range โดยใช้ ทรานซิสเตอร์ Delco Electronics แบบขนาน ที่พัฒนาขึ้นสำหรับระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์เพื่อขับเคลื่อนกระแสไฟฟ้า 25 kHz
บริษัทเวสติงเฮาส์ตัดสินใจผลิตเตาแม่เหล็กไฟฟ้าจำนวนไม่กี่ร้อยเครื่องเพื่อทดสอบตลาด โดยใช้ชื่อว่า เตาแม่เหล็กไฟฟ้า Cool Top 2 (CT2) ทีมงานที่นำโดย บิล มอร์แลนด์ และ เทอร์รี มาลาร์คีย์ เป็นผู้รับผิดชอบการพัฒนา เตาเหล่านี้มีราคาอยู่ที่ 1,500 ดอลลาร์ (เทียบเท่ากับ 11,900 ดอลลาร์ในปี 2025) ซึ่งรวมถึงชุดเครื่องครัวคุณภาพสูงที่ทำจาก Quadraply ซึ่งเป็นวัสดุเคลือบผิวแบบใหม่ที่ประกอบด้วยสแตนเลส เหล็กกล้าคาร์บอน อลูมิเนียม และสแตนเลสอีกชั้นหนึ่ง (จากด้านนอกสู่ด้านใน) การผลิตเริ่มต้นในปี 1973 และหยุดลงในปี 1975
CT2 มี "หัวเผา" สี่หัว ขนาดประมาณแต่ละเครื่อง มีกำลังไฟ 1,600 วัตต์พื้นผิวเป็น แผ่นเซรามิก ไพโรเซรัมล้อมรอบด้วยขอบสแตนเลส ซึ่งมีตัวเลื่อนแม่เหล็กสี่ตัวสำหรับปรับโพเทนชิโอมิเตอร์ สี่ตัวที่ อยู่ด้านล่าง การออกแบบดังกล่าวโดยไม่มีรูทะลุทำให้เครื่องทนทานต่อการหกของเหลว ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยโมดูลที่เหมือนกันสี่โมดูล ระบายความร้อนด้วยพัดลมเงียบ ความเร็วต่ำ แรงบิดสูงเพียงตัวเดียว
ในแต่ละโมดูลอิเล็กทรอนิกส์นั้น240 โวลต์ไฟฟ้ากระแสสลับภายในบ้านความถี่ 60 เฮิรตซ์ถูกแปลงเป็นความถี่ระหว่าง...กระแสตรง 20 และ 200 โวลต์ ที่ปรับเปลี่ยนได้อย่างต่อเนื่องโดยใช้ ตัวเรียงกระแสแบบควบคุมเฟสจากนั้นจึงแปลงเป็น27 kHzกระแสสลับ 30 A (สูงสุด) โดยใช้ ทรานซิสเตอร์จุดระเบิดรถยนต์Motorolaหกตัวแบบขนานสองชุดในรูปแบบครึ่งบริดจ์ ขับเคลื่อนออสซิลเลเตอร์LC แบบอนุกรมเรโซแนนซ์ โดยที่ส่วนประกอบตัวเหนี่ยวนำคือขดลวดความร้อนเหนี่ยวนำและโหลดคือกระทะ วงจรนี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อรองรับปัญหาการโอเวอร์โหลด[ 7 ]
ระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยฟังก์ชันต่างๆ เช่น การป้องกันกระทะร้อนเกินไปและการโอเวอร์โหลด มีการจัดเตรียมเพื่อลดสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กที่แผ่รังสี[ 8 ] [ 9 ]มีการตรวจจับกระทะด้วยแม่เหล็ก[ 10 ]
CT2 ได้ รับการรับรองจาก ULและได้รับ การอนุมัติจาก คณะกรรมการการสื่อสารแห่งสหรัฐอเมริกา (FCC) ซึ่งถือเป็นครั้งแรกทั้งสองอย่าง มีการออกสิทธิบัตรจำนวนมาก CT2 ได้รับรางวัลหลายรายการ รวมถึง รางวัลผลิตภัณฑ์ยอดเยี่ยม IR-100 ประจำปี 1972 จาก นิตยสาร Industrial Researchและคำยกย่องจากสมาคมเหล็กแห่งสหรัฐอเมริกาเรย์มอนด์ แบ็กซ์เตอร์ได้สาธิต CT2 ในรายการโทรทัศน์Tomorrow's World ของ BBCเขาแสดงให้เห็นว่า CT2 สามารถปรุงอาหารผ่านแผ่นน้ำแข็งได้
ในช่วงกลางทศวรรษ 1980 บริษัท Sears Kenmoreได้จำหน่ายเตาอบ/เตาไฟฟ้าแบบตั้งพื้นที่มีพื้นผิวสำหรับปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยวนำ 4 หัว (หมายเลขรุ่น 103.9647910) ตัวเครื่องยังมีระบบทำความสะอาดตัวเองตัวจับเวลาในครัวแบบดิจิทัล และปุ่มควบคุมแบบสัมผัส ซึ่งถือว่าล้ำสมัยในยุคนั้น อย่างไรก็ตาม ราคาของตัวเครื่องนั้นสูงกว่าเตาไฟฟ้าแบบมาตรฐานทั่วไป
ในปี 2009 พานาโซนิคได้พัฒนาเตาแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโลหะทั้งหมดที่ใช้ความถี่สูงถึง120 kHzซึ่งสูงกว่าเตาปรุงอาหารอื่นๆ ถึงสามถึงห้าเท่า เพื่อใช้กับเครื่องครัวโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก[ 11 ]
ทฤษฎี


เตาแม่เหล็กไฟฟ้าส่งผ่านพลังงานไฟฟ้าแบบไร้สายโดยใช้หลักการเหนี่ยวนำจากขดลวดไปยังภาชนะโลหะ ขดลวดจะติดตั้งอยู่ใต้พื้นผิวสำหรับปรุงอาหาร และคลื่นความถี่วิทยุต่ำ (โดยทั่วไป)กระแสสลับ(~25–50 kHz ) ถูกส่งผ่าน[ 1 ]กระแสในขดลวดสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบไดนามิกซึ่งมีฤทธิ์แม่เหล็กสูง เมื่อ นำหม้อ ที่นำไฟฟ้า ได้ดี มาวางใกล้กับพื้นผิวสำหรับปรุงอาหาร สนามที่สั่นจะเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสไหลวน ขนาดใหญ่ ในหม้อ ขดลวดมีหลายรอบ ในขณะที่ก้นหม้อจะทำหน้าที่เป็นขดลวดลัดวงจรเพียงรอบเดียว ทำให้เกิดหม้อแปลงที่ลดแรงดันไฟฟ้าและเพิ่มกระแสไฟฟ้า กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่ไหลผ่านฐานของหม้อจะสร้างความร้อนผ่านความร้อนจูล จากนั้น ภาชนะปรุงอาหารจะให้ความร้อนแก่สิ่งที่อยู่ภายในโดยการนำ ความร้อน
เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูง ควรลด ความต้านทานไฟฟ้าในขดลวดให้เหลือน้อยที่สุด และเพิ่มความต้านทานไฟฟ้าในกระทะให้มากที่สุด เพื่อให้ความร้อนส่วนใหญ่กระจายไปในกระทะ
ที่ความถี่ที่ใช้โดยทั่วไปในการปรุงอาหารแบบเหนี่ยวนำ กระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่จะไหลอยู่ด้านนอกของตัวนำ (ปรากฏการณ์สกินเอฟเฟกต์ ) การลดสกินเอฟเฟกต์ในขดลวดจะช่วยลดความต้านทานและความร้อนที่สูญเสียไปในขดลวด ดังนั้นขดลวดจึงทำจากลวดลิตซ์ซึ่งเป็นมัดของลวดฉนวนขนาดเล็กจำนวนมากที่ถักทอเข้าด้วยกันแบบขนาน ลวดลิตซ์ช่วยลดสกินเอฟเฟกต์และความต้านทานของขดลวด ทำให้ขดลวดเย็นลง ในทางกลับกัน การเพิ่มสกินเอฟเฟกต์ในเครื่องครัวจะส่งผลให้การเชื่อมต่อมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ทำให้วัสดุเหล็กเป็นที่นิยมมากกว่า[ 12 ]
คุณสมบัติ

การปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยวนำให้ความร้อนเร็วมีประสิทธิภาพทางความร้อน ที่ดีขึ้น และให้ความร้อนสม่ำเสมอกว่าการปรุงอาหารด้วยการนำความร้อน[ 13 ] โดยทั่วไป ยิ่งกำลังไฟสูง เวลาในการปรุงอาหารก็ จะยิ่งเร็วขึ้น กำลังไฟของเตาเหนี่ยวนำโดยทั่วไปจะระบุเป็นกำลังไฟที่ส่งไปยังกระทะ ในขณะที่กำลังไฟของเตาแก๊สจะระบุตามปริมาณการใช้แก๊ส แต่แก๊สมีประสิทธิภาพน้อยกว่ามาก ในทางปฏิบัติ เตาเหนี่ยวนำมักมีประสิทธิภาพในการให้ความร้อนที่เทียบได้กับเตาแก๊สเชิง พาณิชย์ มากกว่าเตาแก๊สในครัวเรือน มักจะมีเทอร์โมสตัทเพื่อวัดอุณหภูมิของกระทะ ซึ่งช่วยป้องกันไม่ให้กระทะร้อนเกินไปหากเผลอให้ความร้อนโดยที่ว่างเปล่าหรือต้มจนแห้ง แต่บางรุ่นอาจอนุญาตให้เตาเหนี่ยวนำรักษาอุณหภูมิเป้าหมายได้
โดยทั่วไปแล้ว พื้นผิวเตาแม่เหล็กไฟฟ้าทำ จากแก้วเซรามิกที่มีการขยายตัวทางความร้อนต่ำพื้นผิวของเตาจะได้รับความร้อนจากหม้อเท่านั้น จึงมักไม่ถึงอุณหภูมิสูง การนำความร้อนของแก้วเซรามิกนั้นต่ำ ความร้อนจึงไม่กระจายไปไกล เตาแม่เหล็กไฟฟ้าทำความสะอาดง่ายเพราะพื้นผิวสำหรับปรุงอาหารเรียบและมักไม่ร้อนมากพอที่จะทำให้เศษอาหารที่หกติดและไหม้ พื้นผิวนั้นเปราะและอาจเสียหายได้หากได้รับแรงกระแทกมากพอ แม้ว่าจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานการทนแรงกระแทกที่กำหนดไว้ก็ตาม[ 14 ]
เสียงดังเกิดจากพัดลมระบายความร้อนภายใน อาจเกิด เสียงรบกวนและแรงสั่นสะเทือนทางแม่เหล็กไฟฟ้า (เสียงหึ่งๆ หรือเสียงซ่าๆ แหลมๆ) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้กำลังไฟสูง หากเครื่องครัวมีชิ้นส่วนหลวม หรือชั้นของหม้อไม่ได้ยึดติดกันอย่างแน่นหนา เครื่องครัวที่มีชั้นเคลือบเชื่อมติดกันและใช้หมุดย้ำที่แข็งแรงจะมีโอกาสเกิดเสียงประเภทนี้น้อยกว่า ผู้ใช้บางคนอาจได้ยิน (หรือไวต่อ) เสียงความถี่สูงนี้มากกว่า
เทคนิคการปรุงอาหารบางอย่างที่ใช้ได้กับการปรุงอาหารด้วยเปลวไฟนั้นใช้ไม่ได้กับเตาแม่เหล็กไฟฟ้า ผู้ที่มีเครื่องกระตุ้นหัวใจเทียมหรืออุปกรณ์ทางการแพทย์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ มักได้รับคำแนะนำให้หลีกเลี่ยงแหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็ก เครื่องรับวิทยุที่อยู่ใกล้กับเตาแม่เหล็กไฟฟ้าอาจรับสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้
พลังงานที่สูญเสียไปจากการปรุงอาหารด้วยแก๊สจะทำให้ห้องครัวร้อนขึ้น ในขณะที่การปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยวนำจะมีพลังงานสูญเสียน้อยกว่ามาก ส่งผลให้ห้องครัวร้อนน้อยลงและลดปริมาณการระบายอากาศที่จำเป็นลง เตาแก๊สเป็นแหล่งสำคัญของมลพิษทางอากาศภายในอาคาร[ 15 ] [ 16 ]ประสิทธิภาพการปรุงอาหารด้วยแก๊สจะต่ำลงเมื่อพิจารณาถึงการเกิดความร้อนเหลือทิ้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในร้านอาหาร การปรุงอาหารด้วยแก๊สสามารถเพิ่มอุณหภูมิอากาศในพื้นที่เฉพาะได้อย่างมาก อาจจำเป็นต้องมีการระบายความร้อนเพิ่มเติมและการระบายอากาศแบบแบ่งโซนเพื่อปรับสภาพอากาศในพื้นที่ร้อนให้เหมาะสมโดยไม่ทำให้พื้นที่อื่นเย็นเกินไป ในสภาพแวดล้อมเชิงพาณิชย์ เตาเหนี่ยวนำไม่จำเป็นต้องมีระบบล็อคเพื่อความปลอดภัยระหว่างแหล่งเชื้อเพลิงและการระบายอากาศ ซึ่งอาจจำเป็นสำหรับระบบแก๊ส
บางรุ่นมีระบบควบคุมแบบสัมผัส บางรุ่นมีหน่วยความจำสำหรับตั้งค่าได้ 1 ครั้งต่อองค์ประกอบ เพื่อควบคุมระยะเวลาในการให้ความร้อน อย่างน้อยก็มีผู้ผลิตรายหนึ่งที่ผลิตพื้นผิวสำหรับทำอาหารแบบเหนี่ยวนำแบบ "ไร้โซน" ที่มีขดลวดเหนี่ยวนำหลายชุด ซึ่งช่วยให้สามารถใช้หม้อได้ถึง 5 ใบพร้อมกันได้ทุกที่บนพื้นผิวทำอาหาร แทนที่จะต้องวางไว้ในจุดที่กำหนดไว้ล่วงหน้า[ 17 ]
เครื่องครัว



เครื่องครัวต้องเข้ากันได้กับระบบทำความร้อนแบบเหนี่ยวนำ โดยทั่วไปแล้วจะใช้ได้เฉพาะกับโลหะที่มีธาตุเหล็กเท่านั้น เครื่องครัวควรมีก้นแบน เนื่องจากความแรงของสนามแม่เหล็ก (กำลังความร้อน) จะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อระยะห่างจากพื้นผิวเพิ่มขึ้น ( มีเตาแบบรูปทรง กระทะ สำหรับใช้กับ กระทะก้นกลม) แผ่นเหนี่ยวนำเป็นแผ่นโลหะที่ได้รับความร้อนจากการเหนี่ยวนำและให้ความร้อนแก่หม้อที่ไม่ใช่โลหะเหล็กโดยการสัมผัสทางความร้อน แต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่าเครื่องครัวที่ทำจากเหล็กมาก
เครื่องครัวที่ใช้กับเตาแม่เหล็กไฟฟ้าได้เกือบทั้งหมดสามารถใช้กับเตาประเภทอื่นได้เช่นกัน เครื่องครัวหรือบรรจุภัณฑ์บางชนิดจะมีสัญลักษณ์ระบุว่าใช้ได้กับเตาแม่เหล็กไฟฟ้า เตาแก๊ส หรือเตาไฟฟ้า พื้นผิวการปรุงอาหารด้วยเตาแม่เหล็กไฟฟ้าใช้งานได้ดีกับกระทะที่มีส่วนประกอบของโลหะเหล็กสูงที่ฐาน กระทะเหล็กหล่อและกระทะโลหะสีดำหรือเหล็กทุกชนิดสามารถใช้ได้ กระทะสแตนเลสสามารถใช้ได้หากฐานของกระทะเป็นสแตนเลสเกรดแม่เหล็ก หากแม่เหล็กติดได้ดีที่ก้นกระทะ แสดงว่าใช้ได้ เครื่องครัวที่ไม่มีส่วนประกอบของเหล็กสามารถใช้ได้กับเตา "โลหะทั้งหมด"
อะลูมิเนียมและทองแดงเป็นวัสดุที่นิยมใช้ในเครื่องครัว เนื่องจากนำความร้อนได้ดี ด้วยเหตุนี้ กระทะแบบ "สามชั้น" จึงมักมีผิวชั้นนอกทำจากสแตนเลสที่ใช้กับเตาแม่เหล็กไฟฟ้าได้ และมีชั้นกลางเป็นอะลูมิเนียมที่นำความร้อนได้ดีเช่นกัน
สำหรับการทอด กระทะต้องมีฐานที่นำความร้อนได้ดี เพื่อกระจายความร้อนได้อย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอ ฐานของกระทะอาจทำจากแผ่นเหล็กอัดลงในอะลูมิเนียม หรือเป็นชั้นสแตนเลสเคลือบอยู่บนอะลูมิเนียม การนำความร้อนสูงของอะลูมิเนียมทำให้ความร้อนกระจายตัวได้สม่ำเสมอทั่วทั้งกระทะ กระทะสแตนเลสที่มีฐานเป็นอะลูมิเนียมจะมีอุณหภูมิที่ด้านข้างไม่เท่ากันกับกระทะที่มีด้านข้างเป็นอะลูมิเนียมทั้งหมด กระทะเหล็กหล่อใช้งานได้ดีกับเตาแม่เหล็กไฟฟ้า แม้ว่าวัสดุจะไม่ใช่ตัวนำความร้อนที่ดีเท่าอะลูมิเนียมก็ตาม
เมื่อต้มน้ำ น้ำจะไหลเวียนกระจายความร้อน ป้องกันการเกิดจุดร้อนจัด สำหรับผลิตภัณฑ์อย่างเช่นซอส สิ่งสำคัญคืออย่างน้อยก้นกระทะควรมีวัสดุที่นำความร้อนได้ดีเพื่อกระจายความร้อนอย่างทั่วถึง สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ละเอียดอ่อน เช่น ซอสข้น กระทะที่ทำจากอลูมิเนียมทั้งใบจะดีกว่า เพราะความร้อนจะไหลขึ้นไปตามด้านข้างผ่านอลูมิเนียม ทำให้ซอสร้อนอย่างทั่วถึง
สำหรับการปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยวนำไฟฟ้า โดยทั่วไปแล้วฐานของภาชนะที่เหมาะสมมักทำจากเหล็กหรือเหล็กกล้า วัสดุ เฟอร์โรแมกเนติกเหล่านี้มีค่าการซึมผ่านของแม่เหล็ก สูง ซึ่งช่วยลดความลึกของผิวโลหะ ได้อย่างมาก ทำให้กระแสไฟฟ้ากระจุกตัวอยู่ในชั้นบางๆ ที่ผิวหน้าของก้นกระทะโลหะ ส่งผลให้ความต้านทานไฟฟ้าในกระทะค่อนข้างสูง ทำให้กระทะร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ

อย่างไรก็ตาม สำหรับโลหะที่ไม่ใช่เหล็ก เช่น อะลูมิเนียม ความลึกของผิวโลหะในกระทะที่ใช้กับเตาแม่เหล็กไฟฟ้าทั่วไปนั้นมากเกินไป ทำให้ประสิทธิภาพในการใช้งานกับเตาแม่เหล็กไฟฟ้ามาตรฐานต่ำ เนื่องจากความร้อนที่เกิดจากความต้านทานในขดลวดและกระทะนั้นใกล้เคียงกัน ซึ่งอาจทำให้เตาเสียหายได้ และเตาจะตรวจจับได้และปฏิเสธการใช้งานกระทะ (ดูหัวข้อความปลอดภัยด้านล่าง)
ความร้อนที่สามารถผลิตได้ในหม้อเป็นฟังก์ชันของความต้านทานพื้นผิว ความต้านทานพื้นผิวที่สูงขึ้นจะทำให้เกิดความร้อนมากขึ้นสำหรับกระแสไฟฟ้าที่ใกล้เคียงกัน นี่คือ “ตัวชี้วัดคุณภาพ” ที่สามารถใช้จัดอันดับความเหมาะสมของวัสดุสำหรับการให้ความร้อนแบบเหนี่ยวนำ ความต้านทานพื้นผิวในตัวนำโลหะหนาเป็นสัดส่วนกับความต้านทานจำเพาะหารด้วยความลึกของผิว ในกรณีที่ความหนาน้อยกว่าความลึกของผิว สามารถใช้ความหนาจริงในการคำนวณความต้านทานพื้นผิวได้[ 6 ]
| วัสดุ |
| การซึมผ่านสัมพัทธ์ | ความลึกของผิวหนัง (นิ้ว) | ความลึกของผิวหนัง (มม.) |
|
|
|---|---|---|---|---|---|---|
| เหล็กกล้าคาร์บอน 1010 | 0.23 | 200 | 0.004 | 0.10 | 2.25 | 56.25 |
| เหล็กกล้าไร้สนิม 432 | 0.622 | 200 | 0.007 | 0.18 | 3.5 | 87.5 |
| เหล็กกล้าไร้สนิม 304 | 0.74 | 1 | 0.112 | 2.8 | 0.26 | 6.5 |
| ไทเทเนียม | 0.41 | 1 | 0.08 | 2.0 | 0.2 | 5 |
| อะลูมิเนียม | 0.0285 | 1 | 0.022 | 0.56 | 0.051 | 1.28 |
| ทองแดง | 0.00173 | 1 | 0.017 | 0.43 | 0.04 | 1 |
สำหรับวัสดุบางชนิด ความหนาของหม้อหุงต้มอาจน้อยกว่าความลึกของผิววัสดุ ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น หม้อหุงต้มไทเทเนียมสำหรับตั้งแคมป์ทั่วไปมีความหนา (โดยทั่วไปประมาณ 0.5 มม. (0.020 นิ้ว)) ซึ่งน้อยกว่าความลึกของผิววัสดุประมาณ 4 เท่าความถี่ 24 kHzช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้มากกว่าเมื่อเทียบกับไทเทเนียมหนา ในทางปฏิบัติแล้ว แผ่นฟอยล์อะลูมิเนียมโดยทั่วไปจะบางกว่าความหนาของผิวอะลูมิเนียมประมาณ 35 เท่า ดังนั้นจึงให้ความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ (และละลายได้อย่างรวดเร็ว)
เพื่อให้ได้ความต้านทานพื้นผิวเท่ากันระหว่างทองแดงกับเหล็กกล้าคาร์บอน จำเป็นต้องใช้โลหะที่บางกว่าที่ใช้งานได้จริงสำหรับภาชนะประกอบอาหารที่ความถี่ 24 kHzความหนาของผิวภาชนะทองแดงจะต้องมีค่าเป็น 1/56 ของความหนาของผิวภาชนะเหล็กกล้าคาร์บอน เนื่องจากความหนาของผิวแปรผกผันกับรากที่สองของความถี่ จึงแสดงให้เห็นว่าต้องใช้ความถี่ที่สูงกว่ามากเพื่อให้ได้ความร้อนที่เทียบเท่ากันในภาชนะทองแดงกับภาชนะเหล็กที่ความถี่ 24 kHz24 kHzความถี่สูงขนาดนี้เป็นไปไม่ได้หากใช้สารกึ่งตัวนำกำลังไฟฟ้าราคาถูก ในปี 1973 ตัวเรียงกระแสควบคุมด้วยซิลิคอนที่ใช้กันอยู่มีขีดจำกัดไม่เกิน40 kHz [ 6 ] แม้แต่ชั้นทองแดงบางๆ ที่ด้านล่างของภาชนะปรุงอาหารเหล็กก็จะป้องกันเหล็กจากสนามแม่เหล็กและทำให้ไม่สามารถใช้กับเตาเหนี่ยวนำได้[ 6 ]ในวัสดุเหล็ก ความร้อนเพิ่มเติมบางส่วนเกิดขึ้นจากการสูญเสียฮิสเทอรีซิสแต่ความร้อนที่เกิดขึ้นมีน้อยกว่าร้อยละสิบของความร้อนทั้งหมด[ 18 ]
สารกึ่ง ตัวนำกำลังไฟฟ้าชนิดใหม่และการออกแบบขดลวดที่มีการสูญเสียต่ำ ทำให้สามารถผลิตเตาแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโลหะทั้งหมดได้ ซึ่งสามารถใช้กับหม้อหรือกระทะโลหะใดก็ได้ แม้ว่าจะไม่ได้ออกแบบมาสำหรับเตาแม่เหล็กไฟฟ้าก็ตาม ในปี 2552 พานาโซนิคได้พัฒนาเตาแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภคที่ใช้สนามแม่เหล็กความถี่สูงกว่า60 kHzหรือสูงกว่า และการออกแบบวงจรออสซิลเลเตอร์ที่แตกต่างกัน เพื่อให้สามารถใช้กับโลหะที่ไม่ใช่เหล็กได้เช่นกัน รวมถึงหม้อและกระทะอลูมิเนียม หม้อและกระทะหลายชั้น และหม้อและกระทะทองแดง[ 19 ] [ 20 ]ในปี 2017 พานาโซนิคได้เปิดตัวเตาตั้งโต๊ะแบบหัวเดียว "โลหะทั้งหมด" โดยใช้ชื่อทางการค้าว่า "Met-All" ซึ่งมุ่งเป้าไปที่ครัวเชิงพาณิชย์[ 21 ]
ประสิทธิภาพ
การปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยวนำโดยทั่วไปถือเป็นวิธีการปรุงอาหารที่มีประสิทธิภาพ มากที่สุดวิธีหนึ่ง [ 22 ]เตาเหนี่ยวนำมีประสิทธิภาพมากกว่าเตาแก๊ส มาก ซึ่งสูญเสียพลังงานจำนวนมากไปกับการให้ความร้อนแก่อากาศแทนที่จะเป็นกระทะ นอกจากนี้ยังอาจมีประสิทธิภาพมากกว่าเตาไฟฟ้าแบบแผ่นเนื่องจากระบบเหนี่ยวนำให้ความร้อนแก่กระทะโดยตรงแทนที่จะให้ความร้อนทางอ้อมผ่านองค์ประกอบความร้อน[ 23 ]
ในปี 2014 โครงการศึกษาประสิทธิภาพการใช้พลังงานในอาคารของ ACEEE ได้ทดสอบวิธีการปรุงอาหารที่แตกต่างกันบน เตาครัวขนาดมาตรฐานความแตกต่างที่มากที่สุดในด้านประสิทธิภาพระหว่างเตาแม่เหล็กไฟฟ้าและเตาไฟฟ้าแบบแผ่นคือเมื่อกระทะมีขนาดเล็กกว่า ขนาดของ เตา กล่าวคือ ขนาดของขดลวดความร้อน สำหรับเตาแม่เหล็กไฟฟ้า ประสิทธิภาพในการทำให้น้ำร้อนอยู่ที่ประมาณ 76% ไม่ว่าจะทดสอบด้วยกระทะขนาดเล็กหรือขนาดใหญ่ก็ตาม สำหรับเตาไฟฟ้าแบบขดลวดประสิทธิภาพจะลดลงจากกว่า 80% สำหรับกระทะขนาดใหญ่ประสิทธิภาพจะอยู่ ที่ 40%–50%สำหรับกระทะขนาดเล็ก ส่วนการใช้แก๊ส ประสิทธิภาพจะลดลงจากประมาณ35%–40%ถึง 30% [ 1 ]
จากการศึกษาอุปกรณ์ทำอาหาร ในปี 2023 พบว่า สำหรับการต้มน้ำให้เดือด กาต้มน้ำไฟฟ้ามีประสิทธิภาพมากที่สุด รองลงมาคือเตาแม่เหล็กไฟฟ้า ตามด้วยเตาขดลวดความร้อน และเตาอินฟราเรด ส่วนเตาแผ่นไฟฟ้ามีประสิทธิภาพต่ำที่สุด ประสิทธิภาพของเตาแม่เหล็กไฟฟ้าอยู่ในช่วงระหว่าง...54% และ 81%ขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำที่จะให้ความร้อน อย่างไรก็ตาม ขดลวดต้านทานมีประสิทธิภาพมากกว่าขดลวดเหนี่ยวนำสำหรับการเคี่ยวอาหารในช่วงเวลาหนึ่งชั่วโมง[ 22 ]
ประสิทธิภาพการถ่ายโอนพลังงาน ตามคำจำกัดความของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (DOE) คือเปอร์เซ็นต์ของพลังงานที่ใช้โดยเตาปรุงอาหาร ซึ่งเมื่อสิ้นสุดรอบการปรุงอาหารจำลอง ได้ถูกถ่ายโอนเป็นความร้อนไปยังบล็อกทดสอบโลหะมาตรฐาน รอบการทดสอบของ DOE เริ่มต้นด้วยอุณหภูมิของทั้งบล็อกและเตาอยู่ที่ 77 ± 9 °F (25 ± 5 °C) จากนั้นเตาจะถูกปรับไปที่กำลังไฟสูงสุด เมื่ออุณหภูมิของบล็อกทดสอบถึง 144 °F (62 °C) สูงกว่าอุณหภูมิห้องเริ่มต้น กำลังไฟของเตาจะลดลงทันที25% ± 5%ของกำลังสูงสุดเป็นเวลา 15 นาที หลังจากนั้นจึงวัดความร้อนในบล็อกทดสอบ[ 24 ]
ในปี 2013 และ 2014 กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ (DOE) ได้พัฒนากระบวนการทดสอบใหม่เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบประสิทธิภาพการถ่ายโอนพลังงานระหว่างเตาแม่เหล็กไฟฟ้า เตาไฟฟ้า และเตาแก๊สได้โดยตรง กระบวนการดังกล่าวใช้บล็อกทดสอบที่ทำจากอะลูมิเนียมและสแตนเลส สำหรับองค์ประกอบการทำอาหารที่เทียบเคียงกันได้ (ขนาดใหญ่) ได้มีการวัดประสิทธิภาพดังต่อไปนี้:70.7%–73.6% , 71.9% สำหรับขดลวดไฟฟ้า, 43.9% สำหรับก๊าซ[ 25 ] DOE ตั้งข้อสังเกตว่าประสิทธิภาพการเหนี่ยวนำ 84% ที่อ้างถึงในเอกสารสนับสนุนทางเทคนิคก่อนหน้านี้ ไม่ได้วัดโดยห้องปฏิบัติการของ DOE แต่เป็นเพียง "อ้างอิงจากการศึกษาทดสอบภายนอก" ที่ดำเนินการในปี 1992 [ 25 ]
การทดสอบของผู้ผลิตอิสระและหัวข้ออื่นๆ ดูเหมือนจะแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการปรุงอาหารด้วยการเหนี่ยวนำไฟฟ้าโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 74% ถึง 77% และบางครั้งอาจสูงถึง 81% (แม้ว่าการทดสอบเหล่านี้อาจใช้ขั้นตอนที่แตกต่างกัน) สำหรับการเปรียบเทียบและสอดคล้องกับผลการค้นพบของ DOE การปรุงอาหารด้วยแก๊สมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานเฉลี่ยประมาณ 40% [ 26 ] [ 1 ] [ 27 ] [ 28 ]
เมื่อเปรียบเทียบกับก๊าซ ต้นทุนสัมพัทธ์ของพลังงานไฟฟ้าและก๊าซ และประสิทธิภาพของการผลิตไฟฟ้าส่งผลต่อประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมโดยรวม[ 29 ]และต้นทุนของผู้ ใช้
ความปลอดภัย
กระทะถูกหุ้มฉนวนด้วยพื้นผิวการปรุงอาหาร และแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในกระทะนั้นต่ำมากจนไม่ก่อให้เกิดอันตรายจากไฟฟ้าช็อต เตาไฟฟ้าสามารถตรวจจับได้ว่ามีภาชนะอยู่หรือไม่โดยการตรวจสอบกำลังไฟที่จ่าย เช่นเดียวกับเตาเซรามิกไฟฟ้าอื่นๆ ผู้ผลิตอาจระบุขนาดกระทะสูงสุดและขนาดขั้นต่ำไว้ ระบบควบคุมจะปิดการทำงานขององค์ประกอบความร้อนหากไม่มีหม้อหรือหม้อมีขนาดเล็กเกินไป หากน้ำในกระทะแห้งสนิท กระทะอาจร้อนจัด – เทอร์โมสตัทในพื้นผิวจะตัดไฟหากตรวจพบความร้อนสูงเกินไปเพื่อป้องกันความเสียหายของเตาและการเกิดไฟไหม้
แอปพลิเคชัน
เตาแม่เหล็กไฟฟ้าอาจเป็นแบบติดตั้งบนพื้นผิว เป็นส่วนหนึ่งของเตา หรือเป็นแบบตั้งพื้น แบบติดตั้งบนพื้นผิวและแบบตั้งพื้นมักจะมีองค์ประกอบความร้อนหลายชิ้น เทียบเท่ากับหัวเตาหลายหัวบนเตาแก๊ส ส่วนเตาแม่เหล็กไฟฟ้าแบบตั้งพื้นมักจะมีองค์ประกอบความร้อนเดียวหรือสองชิ้น องค์ประกอบความร้อนทั้งหมดนี้ใช้แม่เหล็กไฟฟ้าที่ปิดผนึกอยู่ใต้ แผ่น เซรามิกแก้ว ทนความร้อน วางหม้อลงบนพื้นผิวเซรามิกแก้วแล้วความร้อนจะกระทำต่ออาหารที่อยู่ภายใน
ผู้ผลิตในเอเชียเป็นผู้นำในการผลิตเตาแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโซนเดียวราคาประหยัด ในญี่ปุ่นหม้อหุงข้าวบางรุ่นใช้ระบบแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นแหล่งพลังงาน อย่างไรก็ตาม เตาแม่เหล็กไฟฟ้ายังไม่เป็นที่นิยมใช้กันมากนักในส่วนอื่นๆ ของโลก
เตาแม่เหล็กไฟฟ้าอาจใช้งานได้ในครัวร้านอาหารเชิงพาณิชย์ โดยมีต้นทุนการติดตั้ง การระบายอากาศ และอุปกรณ์ดับเพลิงที่ต่ำกว่า[ 30 ]ข้อเสียสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ ได้แก่ การแตกหักของเตาแก้ว ต้นทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้น และความต้องการใช้เครื่องครัวแม่เหล็ก
ผู้ผลิต
ในสหรัฐอเมริกา ณ ต้นปี 2013 มีแบรนด์มากกว่าห้าสิบแบรนด์ที่จำหน่ายอุปกรณ์ทำอาหารแบบเหนี่ยวนำไฟฟ้า ทั้งแบบติดตั้งในตัวและแบบตั้งบนเคาน์เตอร์สำหรับใช้ในบ้าน รวมถึงอุปกรณ์ระดับเชิงพาณิชย์ มีแบรนด์มากกว่าสองโหลที่จำหน่ายแบบติดตั้งในตัวสำหรับใช้ในบ้าน และมีแบรนด์มากกว่าสองโหลที่จำหน่ายแบบตั้งบนเคาน์เตอร์สำหรับใช้ในบ้านสมาคมผู้สร้างบ้านแห่งชาติ (National Association of Home Builders)ในปี 2012 ประมาณการว่า ในสหรัฐอเมริกา เตาเหนี่ยวนำไฟฟ้าคิดเป็นเพียง 4% ของยอดขายทั้งหมด เมื่อเทียบกับเตาแก๊สและเตาไฟฟ้าประเภทอื่นๆ ตลาดเตาเหนี่ยวนำไฟฟ้าทั่วโลกมีมูลค่าประมาณ 9.16 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2015 (เทียบเท่ากับ 12.44 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2025) ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2553 หนังสือพิมพ์นิวยอร์กไทมส์รายงานว่า "จากการสำรวจอิสระ [ในปี พ.ศ. 2552] โดยบริษัทวิจัยตลาด Mintel ซึ่งสำรวจผู้ใช้อินเทอร์เน็ต 2,000 คนที่เป็นเจ้าของเครื่องใช้ไฟฟ้า พบว่ามีเพียง 5 เปอร์เซ็นต์ของผู้ตอบแบบสอบถามที่ระบุว่าพวกเขามีเตาหรือเตาไฟฟ้าแบบเหนี่ยวนำ อย่างไรก็ตาม 22 เปอร์เซ็นต์ของผู้ที่ Mintel สำรวจในการศึกษาครั้งนี้ [ในปี พ.ศ. 2552] ระบุว่าเตาหรือเตาไฟฟ้าเครื่องต่อไปของพวกเขาจะเป็นแบบเหนี่ยวนำ" [ 31 ]
ดูเพิ่มเติม
- หลอดไร้ขั้วไฟฟ้า – หลอดปล่อยประจุแก๊สที่ใช้การเหนี่ยวนำเพื่อกระตุ้นแก๊สภายใน
- แก้วเซรามิก – ของแข็งผลึกหลายเหลี่ยมโปร่งแสง
- เตาไมโครเวฟ – อุปกรณ์ทำอาหารในครัว
- ระบบล็อกเพื่อความปลอดภัย – ตัวล็อกเพื่อป้องกันไม่ให้เด็กเข้าถึงสิ่งของอันตราย
- นาฬิกาจับเวลา – นาฬิกาสำหรับวัดระยะเวลา
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยวนำ
การปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยว นำไฟฟ้า เป็น กระบวนการ ปรุงอาหาร โดยใช้ ความร้อนเหนี่ยวนำไฟฟ้าโดยตรงกับภาชนะปรุงอาหารแทนที่จะใช้เปลวไฟหรือองค์ประกอบความร้อนการปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยวน...
ประวัติศาสตร์
สิทธิบัตรฉบับแรกออกในช่วงต้นทศวรรษ 1900 โดย Arthur Berry ยื่นขอสิทธิบัตรในสหราชอาณาจักรในปี 1906 และ Simon Hohlfeld ยื่นขอสิทธิบัตรในเยอรมนีในปี 1909 [ 3 ] [ 4 ] เตาสาธิตถูกจัดแสดงโดย แผนก Frigidaire ของ General Motors ในช่วงกลางทศวรรษ 1950...
ทฤษฎี
เตาแม่เหล็กไฟฟ้า ส่งผ่าน พลังงานไฟฟ้าแบบไร้สายโดย ใช้หลักการเหนี่ยวนำ จากขดลวดไปยังภาชนะโลหะ ขดลวดจะติดตั้งอยู่ใต้พื้นผิวสำหรับปรุงอาหาร และคลื่นความถี่วิทยุต่ำ (โดยทั่วไป) กระแสสลับ (~25–50 kHz ) ถูกส่งผ่าน [ 1 ]...
คุณสมบัติ
การปรุงอาหารด้วยระบบเหนี่ยวนำให้ความร้อนเร็ว มีประสิทธิภาพทางความร้อน ที่ดีขึ้น และให้ความร้อนสม่ำเสมอกว่าการปรุงอาหารด้วย การนำความร้อน [ 13 ] โดยทั่วไป ยิ่งกำลังไฟสูง เวลาในการปรุงอาหารก็ จะยิ่งเร็วขึ้น...