Warum brennt Mikrowellen-Popcorn?

Ich habe einige mit Mikrowellen-Popcorn zum Selbermachen experimentiert, und einige Probleme, die richtige Brenndauer zu finden, haben mich zu einer Frage geführt, auf die ich keine gute, endgültige Antwort finden kann.

Was ist die wissenschaftliche Erklärung für den Mechanismus, wie Popcorn brennt? Ich suche nicht nach "Weil es zu heiß wird", aber was wird zu heiß, wie kommt es eigentlich so? Mikrowellen heizen nicht nur alles auf (wie ein Ofen), es ist also nicht so einfach. Sie können viele Lebensmittel in eine Mikrowelle stellen und sie massiv verkochen, ohne zu verbrennen. Was ist das Besondere an Popcorn, das es zum Brennen bringt? Ich würde entweder eine detaillierte Antwort auf Chemie / Physik oder eine zuverlässige, wissenschaftlich fundierte Quelle bevorzugen. Wenn man sich online umschaut, gibt es viele halbzuverlässige Meinungen dazu, von denen keine miteinander übereinstimmen.

Zum Beispiel scheint dieser sehr alte Artikel der Chicago Tribune über Popcorn zu sagen, dass es ein Problem ist, die Kernel zu "finden". "Ja wirklich?" Andere behaupten, es sei die Überhitzung des Kerns oder die Überhitzung des Beutels oder die Überhitzung des Öls (aber es brennt immer noch kein Öl, obwohl das möglicherweise etwas Öl aus dem Mais selbst enthält, nehme ich an), oder Gnome, die sie mit Streichhölzern in Brand setzen (Nun, nein, aber es ist ungefähr so ​​zuverlässig wie alles andere, was ich gefunden habe).

Und im Zusammenhang mit dieser, welche Kontrolle habe ich über haben diese andere als die Zeit. Auf einem Herd kann ich die Hitze reduzieren; Wenn ich zum Beispiel mit Butter auf dem Herd koche, wenn ich bei '3' koche, kann ich fast den ganzen Tag kochen, ohne meine Butter zu verbrennen, während es bei '4' ziemlich schnell bräunt; so kann ich wählen, welche Einstellung darauf basiert. Was in einer Mikrowelle ähnlich wäre (wenn ich die Kerne gründlicher kochen könnte - nicht nur länger - ohne das Risiko eines Brennens). Welche Zutaten oder Mikrowelleneinstellungen kann ich steuern?

Ich werde versuchen, diese Antwort aus meiner Sicht als Materialwissenschaftler zu knacken, die eine Art Kombination aus Festkörperphysik und Festkörperchemie darstellt.

Wie Popcorn knallt, hängt davon ab, ob das Wasser in den Kernen überhitzt wird, bis genügend Druck vorhanden ist, um den äußeren Rumpf zu durchbrechen. Dann kann sich die Stärke im Kern schnell ausdehnen, schnell abkühlen und die Stärke bildet einen Schaum. (FYI: Dies bedeutet, dass das Wasser tatsächlich viel heißer wird als sein Siedepunkt im Kernel)

Mikrowellen können Wassermoleküle sehr gut anregen (erhitzen), und Wasser absorbiert den größten Teil der Mikrowellenenergie, die in das Lebensmittel gelangt, und verhindert so, dass andere vorhandene Moleküle überhitzen und verbrennen.

Sobald das Popcorn "geknallt" ist, ist der Wassergehalt im Kern sehr niedrig und es handelt sich meist nur um Stärke, die in einer molekularen Struktur angeordnet ist, die nicht schmilzt. (Da es nicht schmilzt, brennt der nächste Phasenübergang, bei dem die Kohlenwasserstoffe (Kohlenstoff und Wasserstoff) in der Stärke mit Sauerstoff unter Bildung von Kohlendioxid / Monoxid und "Kohle" reagieren, die im Wesentlichen nur fester Kohlenstoff ist.)

Jetzt ist das Popcorn in Ihrer Mikrowelle und absorbiert Energie, aber es hat nicht mehr viel Wasser. Die Energie geht also stattdessen in die Stärke und erwärmt sie ziemlich schnell, wobei die Stärke verbrannt wird. Andere Lebensmittel, die Sie lange in der Mikrowelle kochen können, haben wahrscheinlich einen sehr hohen Wassergehalt.

Was das Öl betrifft, scheint es mir ein Weg zu sein, die Energie unter den Kernen gleichmäßiger zu verteilen. Öl hat eine höhere Wärmeleitfähigkeit als Luft, was bedeutet, dass es in einem Bereich der Mikrowelle leichter hohe Wärme aufnimmt und an einen Bereich mit geringer Wärme überträgt. Wenn also ein Kernel viel heißer als ein anderer wird, kann das Öl dem heißen Kernel einen Teil der Wärme entziehen und sie dem kühleren "geben". Dies macht es wahrscheinlicher, dass alle Kernel gleichzeitig platzen. Reduziert die Wahrscheinlichkeit, dass einige Kernel platzen und brennen, bevor andere überhaupt platzen. Dies hilft auch, weil Mikrowellen sehr gerichtet sind. Möglicherweise stellen Sie fest, dass sich in der Mikrowelle "Hot Spots" befinden, und es gibt Drehtische, um den Einfluss zu minimieren, den diese auf das Erhitzen Ihrer Lebensmittel haben.

Lassen Sie mich wissen, wenn etwas keinen Sinn ergibt, ich habe keine detaillierten Kenntnisse über Popcorn, aber es ist ein bisschen wie die Kunststoffe, die ich in der Graduiertenschule studiere!

Ich denke, der größte Teil Ihrer Verwirrung kommt vom Paradigma des Wassers. Wasser (unter Küchenbedingungen) wird nicht heißer als sein Siedepunkt.

Öl hat keine solche Einschränkung. Ihre Mikrowelle erwärmt das Öl gut über den Siedepunkt des Wassers hinaus und bis über den Rauchpunkt bis zum Flammpunkt des Öls. Am Flammpunkt entzündet sich das Öl tatsächlich.

Wenn Sie eine Tüte Popcorn über einen längeren Zeitraum in eine Mikrowelle stellen, sehen Sie dies als tatsächlich verbrannten Mais.

Wenn eine signifikante Masse, die an der Papiertüte anliegt, den Flammpunkt des Papiers (451 Grad Fahrenheit) überschreitet, entzündet sie sich ebenfalls.

Meine kleine Schwester hat dies immer wieder bewiesen.