Au format - I Les micro-ondes
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Travail Personnel Encadré Groupe : Marc Maurice Aurélie Oliver Nicolas Udino Yohann Lemasson Thème : Sciences et Aliments Sujet : Le four micro-ondes Problématique : Comment fonctionne un four à micro-ondes et existe-t-il des risques liés à son utilisation ? Plan : Introduction I Les micro-ondes .................................................................................................................4 1) Définition .......................................................................................................................... 4 2) Caractéristiques des ondes .............................................................................................. 4 a. Le spectre électromagnétique................................................................................................... 8 b. Producteurs de micro-ondes .................................................................................................... 9 3) Le four à micro-ondes ..................................................................................................... 9 II Méthode de production et action des micro-ondes ................................................. 11 1) Le magnétron .................................................................................................................. 11 a. Structure ............................................................................................................................. 11 b. La formation du nuage électronique ..................................................................................... 12 c. Les cavités résonnantes, sources de perturbations électromagnétiques ...................................... 13 2) Mode de cuisson des aliments ..................................................................................... 14 a. Action des micro-ondes sur les matériaux diélectriques ......................................................... 14 b. La molécule d'eau, diélectrique hors pair .............................................................................. 14 III Méthodes de cuisson des aliments ............................................................................ 16 1) La pénétration des ondes à l'intérieur de l'aliment ................................................... 16 2) La cuisson par cycles alternés ...................................................................................... 16 3) Autres méthodes de cuisson ........................................................................................ 18 IV Risques des micro-ondes et conseils pratiques ....................................................... 18 1) Dangers pour la santé corporelle................................................................................. 18 2) Solutions techniques ...................................................................................................... 20 3) Petits conseils .................................................................................................................. 20 Conclusion Bibliographie TPE : Le four micro-ondes Depuis la découverte du feu par l'homo-erectus il y a – 400 000 ans, l'homme n'a pas cessé d'améliorer le mode de cuisson de ses aliments. En effet, la cuisson permet une stérilisation des aliments, améliorant notre hygiène alimentaire. La dernière découverte en matière de cuisson alimentaire est le four à micro-ondes, qui utilise de l'énergie électromagnétique pour produire de la chaleur à l'intérieur des aliments. Brevet du micro-onde de Percy Spencer Comme presque toute invention, la cuisson aux micro-ondes fut découverte par hasard par le docteur Percy Spencer, qui, dans le cadre de recherches sur les radars, remarqua que la barre chocolatée qu'il avait dans sa poche avait fondu. Intrigué, il plaça des grains de maïs à proximité du tube et observa qu'ils éclataient en pop corn. Le lendemain, Spencer et un collaborateur tentèrent l'expérience avec un oeuf. Ils le virent trembler puis exploser à cause de la pression interne engendrée par la température. Spencer en déduisit que ces réactions étaient provoquées par une exposition à de l’énergie provenant des micro-ondes. Il bricola une boîte métallique dotée d'une ouverture par laquelle pénétraient des micro-ondes. En introduisant de la nourriture dans la cavité métallique, et en y faisant entrer les micro-ondes, la température des aliments s'élevait très rapidement. Spencer venait d'inventer ce qui allait révolutionner la cuisine, le four à micro-ondes. Dans une première partie nous parlerons de ces fameuses micro-ondes et du four en lui-même. Ensuite, nous expliquerons comment fonctionne un magnétron, composant essentiel du four car c'est lui qui produit les ondes électromagnétiques, lesquelles agiront ensuite sur les matériaux diélectriques des aliments et plus particulièrement l'eau. La cuisson des aliments ne se fait pas à la manière d'un four ordinaire. Il faudra donc aborder la méthode de cuisson que pratique le four microondes. Enfin, de nombreuses rumeurs de risques liés à son utilisation courent sur les micro-ondes, malgré le peu d'informations à ce sujet (les producteurs de fours y sont sûrement pour quelque chose), nous tenteront de les éclaircir. Avant de commencer, une petite devinette jouant sur les mots : le chat miaule, le chien aboie, le cheval hennit... et la fourmi ? Quel cri fait-elle ?... Réponse : elle cro-onde... parce que le fourmicro-onde. 3 TPE : Le four micro-ondes I Les micro-ondes 1) Définition Une onde est un phénomène de propagation d’une perturbation dans un milieu sans transport de matière. On peut découper par catégorie les ondes, et les micro-ondes sont une catégorie parmi tant d’autres. Les ondes sonores sont audibles jusqu'à la fréquence de 25 000 hertz. Les micro-ondes sont, elles, comprises entre 300 MégaHertz et environ 30 GigaHertz. L’oreille humaine est donc très loin d’entendre la moindre vibration produite par les microondes. Les micro-ondes ont une particularité. Elles se propagent comme la lumière et ne sont pas absorbées par l’atmosphère lorsque leur fréquence est inférieure à 12 Gigahertz. Elles sont utilisées pour la télécommunication terrestre et spatiale. Au dessus de cette fréquence l’énergie électromagnétique, que l’on verra ci-dessous, est transférée aux molécules et aux atomes, lesquels résonnent et absorbent l’énergie. Ce domaine nous intéresse puisqu’il sert au chauffage et au séchage des aliments. 2) Caractéristiques des ondes On qualifie les ondes sonores d’ondes matérielles car au cours de leur propagation elles déforment le milieu. Les micro-ondes ont la capacité de se propager sans support de matériel, c'est-à-dire dans le vide. De telles ondes sont appelées ondes électromagnétiques. Les micro-ondes et les ondes radioélectriques en font partie. Les ondes électromagnétiques peuvent être générées d'une manière naturelle ou d'une manière artificielle. Une onde électromagnétique est une double ondulation, d'un champ électrique, d'une part, et d'un champ magnétique, d'autre part. Ces champs sont à angle droit l'un par rapport à l'autre et se déplacent dans l'air, avec la même ondulation, à la vitesse de la lumière, soit près de 300.000 kilomètres par seconde (voir ci-après le schéma d’une onde électromagnétique). Le champ électromagnétique est généré par un système contenant des particules chargées. Il est possible de calculer la valeur d’un champ électromagnétique à l’aide des équations de Maxwell (nous n’étudierons pas ces équations, car elles dépassent le cadre de notre étude, qui est d'avantage qualitative que quantitative). Le champ électromagnétique est le composé du champ électrique et du champ magnétique. Le cas d’un champ électrostatique résulte de l’immobilité des charges lorsque le champ magnétique est nul. Quelques schémas et exemples illustrés nous permettent de mieux comprendre. 4 TPE : Le four micro-ondes Champ électrique naturel à la surface de la terre Ce champ est créé par la présence de charges électriques dans la haute atmosphère (ionosphère). Il existe une différence de potentiel entre l'atmosphère et le sol. Des charges électriques de la terre quittent le sol vers l'atmosphère. Un champ électrique naît (100 à150 V/m). Les orages assurent, grâce à la foudre, le retour de ces charges vers le sol afin de maintenir un équilibre global. Sous un nuage d'orage, le champ électrique peut être assez intense (de l’ordre de 10KV/m). 5 TPE : Le four micro-ondes La terre est entourée par le champ magnétique terrestre La Terre est entourée par le champ magnétique terrestre. Ce champ magnétique est généré par les courants du magma en fusion dans le noyau terrestre. Des champs existent aussi dans le corps humain. Notre corps génère aussi des courants électriques et donc des champs électriques et magnétiques. L'électrocardiogramme enregistre l'activité électrique de notre coeur, l'électroencéphalogramme enregistre l'activité électrique de notre cerveau. La vitesse de propagation d’une onde est caractérisée par la nature de celle-ci et le milieu traversé. Aux conditions normales de température et de pression les ondes sonores se propagent a la vitesse de 330 m.s-1 alors que dans l’acier elle est de 5000 m.s-1. Les quatre caractéristiques principales d'une onde électromagnétique sont : la fréquence la longueur d'onde l'énergie photonique l'amplitude Trois de ces caractéristiques sont liées entre elles : plus la fréquence est haute, plus la longueur d'onde est courte et plus l'énergie photonique est élevée. - La fréquence d'une onde électromagnétique est le nombre de crêtes d'ondes par seconde passant par un point déterminé. La grandeur est exprimée en hertz (Hz): 1 vibration par seconde correspond à 1 hertz. Dans la pratique, on utilise des multiples du hertz pour désigner la fréquence des ondes électromagnétiques. 1 kilohertz (kHz) correspond à mille vibrations par seconde, 1 mégahertz (MHz) à un million de vibrations par seconde, 1 gigahertz (GHz) à un milliard de vibrations par seconde. Relation : f=1/T (f est la fréquence en hertz, T la période en seconde) - L'amplitude est une mesure de la hauteur des crêtes de l'onde. 6 TPE : Le four micro-ondes - La longueur d'onde indique la distance entre deux crêtes d'onde successives. Plus la fréquence d'une onde électromagnétique est élevée, plus la longueur d'onde est courte. Les fours à microondes fonctionnent à une fréquence de 2,45 GHz, avec une longueur d'onde de 12 centimètres. seconde). Relation : λ=V.T (V est la vitesse en mètre/seconde et T la période en Soit λ vide=c.T (C’est la célérité en mètre/seconde = vitesse dans le vide 8 c=3.10 m/s) - Une onde électromagnétique transporte de petites quantités d'énergie: les photons. la fréquence est haute, plus l'énergie photonique est grande. Plus Une source de rayonnement émet des ondes électromagnétiques avec une densité d'énergie déterminée. Les micro-ondes sont des ondes sinusoidales que l’on peut nommer comme « doubles sinusoidales ». le schéma ci-dessous caractérise une onde électromagnétique. Structure d'une onde électromagnétique sinusoïdale Toute charge en mouvement au cours du temps émet des ondes électromagnétiques. Ce phénomène est appelé rayonnement électromagnétique. a. Le spectre électromagnétique Le spectre électromagnétique désigne l’étendue du rayonnement électromagnétique. On divise par secteurs ce spectre grâce a la connaissance de la longueur d’onde. On en déduit plusieurs domaines dont celui des micro-ondes. Le schéma ci-dessous résume le tout. 7 TPE : Le four micro-ondes b. Producteurs de micro-ondes De part leurs nombreux avantages, les micro-ondes sont utilisées dans différents domaines : -pour les écrans d’ordinateur et de télévision qui utilisent des fréquences comprises entre 0,015 et 0,3 Mégahertz. -les plaques a induction produisent un champ magnétique qui chauffent les aliments sans l’apparition de flammes. La fréquence utilisée est comprise entre 60 hertz et 0,5 Mégahertz. 8 TPE : Le four micro-ondes -Le chauffage par diathermie utilise les courants de haute fréquence afin de produire des effets thermiques (chaleur) en profondeur des tissus. Ces fréquences s’échelonnent de 13 a 2450 Mégahertz. Le chauffage d’aliments par le four a micro-ondes nécessite la production d’ondes dont leurs fréquences sont comprises entre 915 et 2450 mégahertz. C’est donc le dernier domaine qui nous intéresse. 3) Le four à micro-ondes Comme nous venons de voir les micro-ondes peuvent chauffer des aliments. Le four à microondes est donc capable d’en créer. Son rôle est aussi d'aider l'aliment à les absorber. Il est donc intéressant maintenant de voir le schéma d’un four micro-ondes et de découvrir les différents composants nécessaires à l’acheminement des micro-ondes et a la capture de celles-ci par l'aliment. Schéma d'un four à micro-ondes 1.Dispositif de verrouillage de la porte, muni d'un système de sécurité provoquant l'arrêt du four en cas d'ouverture 2.Hublot de la porte, normalement conçu pour permettre le passage de la lumière mais pas celui des micro-ondes 3.Crochets de fermeture 4.Cavité du four, ou applicateur 5.Joint de porte, normalement perméable au passage des micro-ondes 6.Plateau tournant, favorisant une bonne répartition des micro-ondes à l'intérieur de l'aliment 9 TPE : Le four micro-ondes 7.Brasseur d'ondes, son rôle est de bien répartir les micro-ondes dans l'applicateur 8.Prisme de l'entraîneur 9.Bouton de sélection 10.Bouton de minuterie 11.Bouton d'ouverture, arrêtant le fonctionnement du four lorsqu'il est actionné Schéma de fonctionnement du four à micro-ondes II Méthode de production et action des micro-ondes 1) Le magnétron Une micro-onde est une perturbation des champs électrique et magnétique qui se propage dans l'espace, mais comment fait-on pour produire ce type d'onde ? a. Structure Le magnétron est le composant essentiel du four à micro-ondes, il se présente sous la forme d'un cylindre creux. Au centre, on trouve la cathode, munie d'un système de chauffage (filament hélicoïdal en tungstène le plus souvent). Autour de celle-ci, l'anode, qui est munie de fentes laissant place à des cavités résonnantes de formes diverses, suivant le type de magnétron. L'espace entre la cathode et l'anode est appelé espace d'interaction. Il est de quelques millimètres et il y règne un vide très poussé. Le bloc anodique est aussi couplé d'un système de refroidissement (ventilation ou à eau). Enfin, des aimants ou électro-aimants sont disposés autour du magnétron, créant un champ magnétique. 10 TPE : Le four micro-ondes b. La formation du nuage électronique Photo d'un magnétron Le courant alternatif fourni par l'alimentation du secteur est converti en courant continu et amplifié jusqu'à une tension de plusieurs kilovolts que l'on applique entre la cathode et l'anode du magnétron. Les électrons de la cathode subissent alors l'influence du champ électrique créé dans cet espace de quelques millimètres, et quittent la cathode chauffée. En l'absence de champ magnétique, les électrons se dirigeraient directement vers l'anode, en suivant une trajectoire radiale (en rayons). Le champ magnétique créé par les aimants (ou électro-aimants) crée donc une force freinant l'arrivée des électrons sur l'anode. La trajectoire des électrons s'en trouve ainsi incurvée de telle sorte que ces derniers évoluent maintenant en spirale. Parce que le magnétron fait intervenir et un champ magnétique et un champ électrique, on l'appelle aussi tube à champs croisés. Si le champ magnétique créé est suffisamment important, les électrons n'atteignent plus l'anode. On dit alors que l'on a atteint la coupure (régime de Brillouin), les électrons décrivent des cercles centrés sur l'axe du cylindre. Différents types de magnétrons 11 TPE : Le four micro-ondes Trajet des électrons : a) sans champ magnétique b) avec champ magnétique c. Les cavités résonnantes, sources de perturbations électromagnétiques Circuit équivalent en circuits LC pour un magnétron à 8 cavités (approximation) Vient maintenant le rôle des fameuses cavités résonnantes. Celles-ci jouent ici le rôle de véritables circuits LC, la fente faisant office de condensateur et la cavité de bobine. Le nuage électronique formé entre la cathode et l'anode est très intense. Ce flux peut être considéré comme à la fois interrupteur et source de tension pour chaque circuit LC. Tout se passe comme si en permanence le condensateur se chargeait puis se déchargeait dans la bobine, cette dernière créant ainsi un champ électromagnétique sinusoïdal. Les dimensions des cavités résonnantes ne sont pas laissées au hasard, elles sont calculée de telle sorte que la fréquence des micro-ondes en sortie soit limitée à 2,45 GHz (avec une marge de tolérance de plus ou moins 25 MHz), ceci pour ne pas gêner les télécommunications. Système de récupération des micro-ondes Les perturbations électromagnétiques sont extraites des cavités résonnantes par divers systèmes de couplage. Les micro-ondes ainsi formées sont ensuite acheminées jusqu'à la cavité du four à travers un tube de forme rectangulaire métallique (car les micro-ondes sont réfléchies par le métal), et dispersées dans toutes les directions grâce à une sorte de ventilateur métallique appelé brasseur d'ondes. Le rendement d'un magnétron est de l'ordre de 60 à 65%. 12 TPE : Le four micro-ondes Photo d'un brasseur d'ondes Photo d'un guide d'ondes 2) Mode de cuisson des aliments Les micro-ondes sont porteuses d'une énergie de nature électromagnétique. Par quel phénomène est-elle convertie en énergie thermique à l'intérieur des aliments ? a. Action des micro-ondes sur les matériaux diélectriques La matière est formée d'atomes, autour desquels gravite un nuage d'électrons. Dans le cas des conducteurs, les électrons de la couche supérieure, dits libres, sont faiblement liés aux noyaux des atomes qui les constituent et peuvent donc circuler librement. Les matériaux diélectriques, eux, comme leur nom l'indique, s'opposent au passage du courant électrique, ce sont des isolants. Leurs électrons sont impliqués dans des liaisons de covalence (servant à former les molécules), ce qui les rends très liés aux atomes de la molécules. Certains diélectriques sont dits polaires, car leur molécule présente une répartition non homogène des charges électriques (due à une répartition hétérogène des électrons). Placés en présence d'un champ électrique, les électrons d'un conducteur se déplaceront simplement à l'intérieur de celui-ci, jusqu'à équilibre des forces. En revanche, dans le cas d'un matériau diélectrique polarisé, les électrons sont incapables de se déplacer à leur gré car ils sont étroitement liés aux atomes. La molécule s'orientera donc en fonction du champ électrique. Si le champ électrique varie sinusoïdalement, la molécule est en constante rotation. Cette excitation provoque des frottement entre les molécules, élevant la température du matériau. b. La molécule d'eau, diélectrique hors pair La molécule d'eau H2O constitue un ÉNORME avantage pour la cuisson aux micro-ondes. En effet, la densité en électrons y est plus 13 TPE : Le four micro-ondes importante du côté de l'atome d'oxygène et plus faible du côté des deux atomes d'hydrogène, car l'oxygène est plus électonégatif que l'hydrogène. On observe donc un barycentre des charges négatives (du côté de O) et un barycentre des charges positives (du côté des deux H), qui ne sont pas confondus. On dit que la molécule est polaire. Dans ce cas, elle est dipolaire. Il y a aussi sa petite taille, qui la rend facilement orientable, et surtout, le fait qu'elle soit présente en très grande quantité dans les aliments. Quand les molécules d'eau sont donc soumises à des champs variables électrique et magnétique de fréquence avoisinant les 2,45 GHz, elles s'orientent dans la même direction que le champ électrique, qui lui fait subir 2,45 milliards de changements de direction par seconde. La température de l'eau s'élève donc très rapidement et se transmettra au reste de l'aliment par conduction et convection (réchauffement de l'air avoisinant). Parmi les autres diélectriques polarisé, on trouve aussi les sucres et les graisses. 14 TPE : Le four micro-ondes Molécules d'eau soumises à un champ électrique III de cuisson aliments 1) Méthodes des La pénétration des ondes à l'intérieur de l'aliment Le principal but des micro-ondes est de pénétrer l'aliment de façon à le réchauffer. La pénétration des ondes à l’intérieur des aliments diffère en fonction de la nature de ce dernier, à savoir sa concentration, sa composition et d’autres facteurs qui varient selon les matériaux utilisés. En bref les micro-ondes ne pénètrent pas de la même façon selon l’aliment est ceci pose problème lorsque le concept de cuisson par micro-ondes est utilisé à des fins domestiques. Suite à des expériences, menées sur l'utilisation des micro-ondes pour la cuisson ou le réchauffement de la nourriture on a remarqué que la pénétration est d'environ 5 cm, cette pénétration diminuant au fur et à mesure qu'elle avance dans l'aliment. Nous avons établit dans ce paragraphe que sur toutes les micro-ondes dirigées vers l'aliment, une partie est absorbée. L'autre partie est donc réfléchie par l'aliment. Cette absorption non homogène des micro-ondes par l'aliment constitue le principal point faible du concept de cuisson par micro-ondes lorsqu'il faut le commercialiser. Comme nous l'avons vu précédemment, la cuisson d'un aliment par le micro-ondes n'est pas évidente, en raison de la difficulté des ondes à pénétrer l'aliment. Par la suite, nous tenterons d'expliquer les artifices mis en jeu pour une cuisson améliorée. 2) La cuisson par cycles alternés Dans la cavité du four, les micro-ondes traversent le plat et les aliments et se réfléchissent sur les parois de l'appareil Ce système, original en matière de cuisson, l'est également en ce qui concerne la consommation d'énergie. Le magnétron ne peut être gradué. C'est sur la durée de fonctionnement que le dispositif de commande ajuste la puissance de 600 watts; la durée de fonctionnement du magnétron est réduite de moitié. Il en résulte ainsi une alternance de périodes de chauffage et de repos, ce dernier étant mis à profit pour assurer une répartition homogène de la chaleur dans l'aliment. La possibilité de réduire la puissance permet d'affiner la préparation des aliments les plus délicats, tels les poissons, les mets aux oeufs ou le filets de volaille, et de cuire en toute sécurité les légumes moins riches en eau (haricots, carottes, etc.). Lors du rayonnement par micro-ondes les molécules d’eau bougent et créent un dégagement de chaleur mais se dégagement de chaleur n’est ressentit qu’à la fin du rayonnement. C’est à dire 15 TPE : Le four micro-ondes que durant le rayonnement, la chaleur se crée grâce aux frottements et aux résistances des liaisons entre les molécules mais ce dégagement n’est jamais éparpillé dans l’aliment. Par contre, si le rayonnement est interrompu quelques instants et repris, on constate un dégagement de chaleur durant l’interruption et qui dure encore quelques instants après la reprise. C’est pour cela que dans un four à micro-ondes le magnétron ne fonction que par cycles. En bref il produit assez de micro-ondes pour agiter les molécules durant un certain temps, un arrêt durant le quel l’aliment est chauffer, et puis il continue ainsi jusqu'à la fin du temps programmé. En général, sur une durée d’une minute, le magnétron travaille pendant 7,5 secondes et se repose pendant ce même temps et puis il reprend ce cycle trois fois encore pour compléter sa minute. La méthode de fonctionnement par cycles alternés Les différents cycles de rayonnements Travail Repos Travail Repos Travail Repos Travail Repos Les différents états du 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 7,5 magnétron Premier cycle de Second cycle de Troisième cycle Quatrième cycle Travail total de 60 15 secondes 15 secondes de 15 secondes de 15 secondes secondes Tous les modèles ne fonctionnement pas sur les mêmes cycles alternés de travail et de repos pour obtenir la puissance de chauffage nécessaire. Voici, pour illustrer ces différences, plusieurs cas de figure avec des appareils d'une puissance de 600 watts. a.Lorsque le magnétron reste enclenché pendant toute la durée de cuisson, l'appareil fonctionne à sa puissance maximale. 1 tour = 60 secondes. Énergie transmise: 600 watts x 60 secondes = 36 000 watt seconde. b.Un fonctionnement à demi-puissance suppose que l'appareil peut être réglé sur 300 watts. Le cas échéant, la magnétron alterne les périodes de travail et de repos, selon les exemples suivants: 1.Fréquence de travail de 1 minute: les phases de travail et de repos alternent toutes les 30 secondes. 2.Fréquence de travail de 30 secondes; travail et repos alternent toutes les 15 secondes. 3.Fréquence de travail de 15 secondes; travail et repos alternent toutes les 7,5 secondes. Dans les trois cas, les fours ont utilisé la même quantité d'énergie. La différence réside 16 TPE : Le four micro-ondes dans le rythme d'alternance, qui présente une importance décisive pour la cuisson; plus ce rythme est élevé, plus la qualité des aliments s'en trouve améliorée. Ce qui fait par ailleurs les qualités d’un four micro-onde se sont ses capacités d'affiler le maximum de cycles. C’est ce qui fait que l’aliment est le mieux chauffer car ceci favorise le dégagement de chaleur qui est très important pour la cuisson. 3) Autres méthodes de cuisson A ce système s’ajoute souvent d’autres techniques pour obtenir une bonne qualité de cuisson : - La cuisson par convection : grâce à une réserve d’eau située sous le rayonnement de micro-ondes, on crée de la vapeur d’eau très chaude. Cette dernière est utiliser pour créer un air chaud qui tourne autour de l’aliment et chauffe ainsi sa couche externe. - Lors d’une décongélation le rayonnement est appliqué par intervalles de façons à décongeler couches par couches (les différentes parties de l’aliment congelé). Un traitement continu risquerait de chauffer l’eau présente sur la couche externe de l’aliment et finirait par cuire ce dernier. - La cuisson par conduction : le bas du four (plateau tournant) peut être à son tour chauffé et faire cuire ou chauffer ainsi le bas de l’aliment. Tout ceci joue un rôle important dans la qualité de l’aliment et c’est ce qui fait les différences entre les différents fabricants de four à micro-ondes. Nous avons vu dans ces deux parties comment le four à micro-ondes passait de la tension du secteur à la production de micro-ondes et quels effets elles avaient sur la nourriture. Face à cette méthode de cuisson qui utilise des ondes pouvant modifier momentanément la structure d’un aliment, nous nous demandons si cette dernière n’a aucun effet sur l'utilisateur. IV Risques des micro-ondes et conseils pratiques 1) Dangers pour la santé corporelle Notre univers quotidien est peuplé de machines électriques, magnétiques ou électromagnétiques qui émettent des ondes invisibles à nos yeux. Les hyperfréquences (2450 MHz ) ou ondes de grandes fréquences (appelées aussi micro-ondes en raison de leur petite longueur d’onde de l’ordre de quelques centimètres soit 12,2 cm avec une puissance qui s’échelonne de 300 à 900 W) sont animées par une énergie électromagnétique qu’elles conservent dans les milieux traversés et plus particulièrement ceux d’organismes vivants. L’exposition aux micro-ondes est très dangereuse : l’énergie des ondes se transforme en chaleur dans le corps humain et provoque des brûlures profondes et des lésions. Les parties sensibles de notre organisme (yeux, cerveau, testicules, ovaires, tissus, etc…) ne peuvent éliminer l’énergie absorbée et transformée en chaleur excessivement dangereuse. Un coup de chaleur ou l’épuisement peut s’ensuivre avec des risques d’hyperthermie locale sur des organes dont les mécanismes thermorégulateurs sont faibles. Le système de 17 TPE : Le four micro-ondes refroidissement du corps humain comme d’ailleurs celui de tout autre organisme vivant n’est pas capable d’évacuer un tel échauffement, entraînant une augmentation de la température corporelle. La durée d’exposition, la fréquence et l’intensité des champs, la distance de la source, les niveaux d’efficacité en terme de protection sont autant de facteurs à prendre en compte en rapport à la santé. Ces facteurs peuvent influer sur la glande thyroïde et la glande surrénale, sur la croissance des cellules, la modification des chromosomes, les processus enzymatiques. Il est à noter que les effets non thermiques perturbant l’équilibre physico-chimique des cellules et des troubles fonctionnels comme l’irritabilité, la fatigue, l’insomnie, sont connus des radaristes soumis à des ondes tout à fait comparables à celles des fours à micro-ondes. Ces données sont bien connues et ont fait l’objet de publications par la très officielle Organisation Mondiale de la Santé (Hyperfréquences et Critères d’hygiène de l’environnement N° 16 ) Des expériences menées sur des cobayes ayant absorbé essentiellement de la nourriture cuite au four à micro-ondes montrent une modification de la fonction des composants sanguins, une baisse du taux d’hémoglobine, de lymphocyte, de cholestérol et une augmentation de la fréquence des cancers du sang. Dans le livre « L’homme électromagnétique », huit chercheurs ont réalisé une étude et aboutissent à la conclusion que l’absorption de nourriture cuite dans un four à micro-ondes provoquerait une modification de la formule chimique du sang et serait nocive pour le métabolisme humain et donc qu’il valait mieux faire cuire sa nourriture dans un four conventionnel. Les bactéries pathogènes (Salmonella, Campylobacter, Listéria,…) au cœur de certaines denrées ne sont pas toujours détruites en raison de la mauvaise répartition de la chaleur ; en effet la pénétration et la répartition des ondes dépendent du type de denrée et des caractéristiques de l’appareil (préférer un four à plateau tournant) ; une température inégale en profondeur et en surface ne détruit pas la flore microbienne . Cette destruction ne peut être obtenue que par le maintien d’au moins 70°C pendant 2 minutes, on en déduira que le four à micro-ondes n’est pas un stérilisateur. Si l’efficacité pour porter un liquide à l’état d’ébullition est indéniable, des interrogations naissent quant à l’intégrité des aliments dont la structure est profondément modifiée, ce qui pourrait être nocif au consommateur. Dans ce mode de cuisson, les vitamines C et B sont détruites, la structure des protéines est transformée les rendant non métabolisables (observations publiées en 1990 par la revue médicale « The Lancet »), la dégradation des graisses (favorisant l’athérosclérose, le vieillissement cellulaire et le processus de cancérisation) a été mise en évidence par une étude japonaise de 1968. Une expérience menée par Henri Joyeux, professeur de cancérologie à l'institut du cancer de Montpellier; est en faveur de cette hypothèse. Trois lots de souris sont nourris avec les mêmes aliments préparés de façon différente : Pour le premier lot, chauffage au four à micro-ondes. Pour le second lot, cuisson à la cocotte minute. Pour le troisième lot, état cru ou cuisson à la vapeur douce. Les souris du premier lot ont refusé la nourriture pendant plusieurs jours puis, poussées par la faim, ont fini par manger. Des cellules cancéreuses ont alors été inoculées à tous les rongeurs. Le pourcentage d’animaux développant le cancer a été de 100% pour le premier lot, 50% pour le second lot et 0% pour le troisième lot. 18 TPE : Le four micro-ondes Un autre type de dangers et non des moindres consiste dans le non respect des consignes d’utilisation. Ces négligences sont à l’origine des arcs électriques, des étincelles et plus gravement d’incendie. 2) Solutions techniques Un four en bon état, à la maison, présente des dangers minimes compte tenu : - des mécanismes de protection de l’appareil étanchéité des portes pourvues de grillages métalliques. - de la faible exposition des personnes aux ondes sauf dans les utilisations professionnelles de cuisine de restaurant. - des systèmes de sécurité exigés prévus lors de la construction de l’appareil, ils réduisent au maximum les risques de radioactivité. des interrupteurs multiples à plusieurs niveaux interdisent l’émission de micro-ondes. 3) Petits conseils Installer le four à un endroit facilement accessible. Se conformer à un certain nombre d’indications spécifiées par le constructeur. En particulier, à l’installation veiller que les surfaces de contact de la porte avec le corps du four ne présentent aucun dommage. Lorsqu’on a un doute sur le fonctionnement de l’appareil, faire appel aux services d’un réparateur qualifié. TOUT DEMONTAGE par une personne non avertie peut présenter des risques graves. Le remplacement du générateur de micro-ondes, la réparation des guides d’ondes nécessitent l’intervention de techniciens formés et compétents. Si des arcs électriques, des étincelles ou un incendie venaient à surgir, ne pas ouvrir la porte, éteindre immédiatement le four et le débrancher. Avertir le fabricant. Vérifier après chaque utilisation que le joint d’étanchéité de la porte et que les surfaces intérieures sont propres. Ne pas permettre à des jeunes enfants de le faire fonctionner. Ne pas placer le visage contre la porte du four en fonctionnement, car les micro-ondes traversent plus facilement le hublot. Ne pas faire cuire d’œufs en coquille ou des aliments contenus dans des sachets fermés, hermétiques et non poreux. La pression accumulée fait éclater les contenants. Éviter des actions prohibées telles que sécher des êtres vivants dans le four. Ce serait les condamner à une mort certaine. En effet les molécules d’eau de l’organisme rentrent en ébullition et provoquent une 19 TPE : Le four micro-ondes forte pression interne entraînant une explosion des tissus corporels. Les porteurs de stimulateur cardiaque, par prudence, éviteront une proximité prolongée du four en fonctionnement. L’utilisation d’ustensile ou de tout objet métallique à l’intérieur d’un four en fonctionnement est à proscrire. Les micro-ondes ricochent et reviennent des éléments métalliques aux parois de l’appareil l’endommageant irréversiblement avec le risque de provoquer un début d’incendie.Il est maintenant temps de clore le dossier. Nous espérons que vous en avez apprécié la lecture. Une chose importante cependant est à retenir, qui est peut-être vitale. Les fours à micro-ondes sont maintenant présents dans la très grande majorité des foyers des pays développés. En effet, après son invention, l'être humain s'est lancé tête baissée dans la commercialisation du four micro-ondes, sans penser aux effets potentiels que son utilisation pourrait avoir à long terme. Ce n'est pas seulement vrai pour le micro-ondes, le téléphone portable, qui lui aussi aurai pu faire l'objet d'un TPE, présente également des risques car il émet à des fréquences avoisinant celles utilisées pour la cuisson. Les gens ont donc très fréquemment un four à micro-ondes collé sur l'oreille sans le savoir, et c'est d'autant plus inquiétant que ce four là est situé très proche du cerveau. Nous savons que de nombreuses recherches ont été entreprises sur les risques des appareils à micro-ondes. Le plus frustrant, c'est que la majorité des recherches entreprises a sûrement été financée par les compagnies productrices de ces appareils, cherchant à en vérifier la sûreté, mais les résultats ont été gardés secrets. Il n'est pas impossible non plus que les multinationales aient fait pression sur des chercheurs pour éviter un scandale qui aurait provoqué une chute des ventes. Pour nous, il ne fait aucun doute que des risques existent mais il est vrai qu'il n'est pas facile de s'en rendre compte car il y a encore peu d'informations à ce sujet, et qui imposent des recherches très approfondies. La meilleure attitude, bien sûr, est la prudence, la prise de précautions, c'est à dire de proscrire l'utilisation du four à micro-ondes, car mieux vaut prévenir que guérir. Pour les incertains, et il est parfaitement compréhensible qu'un doute subsiste, même après la lecture de ce dossier, continuer à utiliser le micro-ondes par souci pratique ne vous causera pas de tord immédiat, mais des effets à long terme sont peut-être à redouter. Dans tous les cas, c'est votre choix, celui du consommateur, qui déterminera l'évolution des faits à venir... Ce TPE est aussi disponible à l'adresse : http://tpemicroondes.free.fr Bibliographie : Le grand livre de la santé sous la direction du docteur Marie France Darum p.62 Fours à micro-ondes et sécurité Dictionnaire Le petit Larousse illustré 2001 Dictionnaire Hachette encyclopédique 2002 Notice d'utilisation d'un micro-ondes Moulinex Internet : http://www.ulb.ac.be/inforsciences/files/HMMRmicro.pdf http://www.multimania.com/dkpat/rdet/Web-rdet/ http://www.ecoconso.org/05lire/fiches-conseil/f90.htm http://www.ecoconso.org/05lire/fiches-conseil/f91.htm http://www.ecoconso.org/05lire/fiches-conseil/f92.htm 20 TPE : Le four micro-ondes http://scio.free.fr/ondes/micro.php3 http://scio.free.fr/ondes/spectre.php3 http://www.hc-sc.gc.ca/ehp/dhm/brp/consommateur/micro_ondes.htm http://www.cchst.ca/reponsessst/phys_agents/microwave_ovens.html http://www.tsr.ch/emission/abe/archive/97/102197.html http://www.bris.ac.uk/Depts/LangCent/lefil/filsci01/filsci01.htm http://www.chez.com/mobilite/mob_sante.htm http://corruption1gsm.chez.tiscali.fr/10-32.htm http://corruption1gsm.chez.tiscali.fr/10-03.htm http://www.island.be/cuisine/NATURE/FAQ2.htm http://139.165.92.135/pgelectricite.htm http://www.france-telecom.fr/vfrance/groupe_v3/telsante/onde.htm http://www.bioinformatics.org/oeil-couleur/dossier/lumiere.html http://www.sfrs.fr/e-doc/forces/electromagnetique.htm http://www.naturosante.com/rubriques/conseils/micro_onde.html http://boitearecettes.infinit.net/public/micro-ondes/infos/principes_fonctionnement.htm http://home.howstuffworks.com/microwave.htm/printable http://www.chez.com/12lois/coeur/micro-ondes.html http://www.infogsm.be/fr/index.html http://www.u-e-f.net/ http://www.bag.admin.ch/strahlen/f/index.php http://ondessonorestpe.free.fr/ http://membres.lycos.fr/mokhtana/ http://perso.wanadoo.fr/ccrm/ http://jmrob.free.fr/gsm/telephon.htm http://www.half-serious.com/mobiles.sans.gene/ http://www.hyper-rf.com/hyperfrequences/Liens.htm http://chmgd.free.fr/mogsm.html http://didacool.free.fr/ondes.htm http://www.lasbass.com/dipoun/cuisine/microonde.html http://www.web-sciences.com/fiches1s/fiche4/fiche4.htm 21
