Forni a microonde

 

I forni a microonde funzionano mediante radiazioni ad alta frequenza (le microonde) che, assorbite dai cibi, sono trasformate in calore. Le derrate alimentari riscaldate con questo tipo di apparecchi non trattengono le microonde e, perciò, non emettono esse stesse radiazioni. Grazie all’involucro di metallo e alla fine rete metallica incorporata nello sportello del forno, la maggior parte delle microonde rimane all’interno dell’apparecchio. Solo una piccola parte ne fuoriesce: si parla allora di fuga di radiazioni. Sulla superficie dell’apparecchio (a 0-5 cm di distanza) si può registrare un’intensità di radiazione più alta, ma basta allontanarsi di 30 cm circa perché tali valori siano oltre dieci volte inferiori ai limiti ammessi. La fuga di radiazioni può essere maggiore se le guarnizioni dello sportello sono difettose o sporche.

Secondo le conoscenze attuali, la fuga di radiazioni da un forno a microonde non danneggiato e utilizzato correttamente non costituisce un pericolo per la salute. I rischi sanitari maggiori provengono dai cibi riscaldati all’eccesso o dai germi patogeni presenti nelle derrate alimentari e non completamente eliminati durante la cottura. Il principale pericolo sia della cottura convenzionale che di quella con il forno a microonde resta, comunque, quello di ustionarsi. L’acqua bollente, infatti, è molto pericolosa, quando viene a contatto con il corpo, rovesciandosi o schizzando su di esso.

 

Dati tecnici

Frequenze tipiche:

• 0 Hz medianti magneti permanenti necessari al funzionamento del magnetron (campo magnetico statico).
• 50 Hz mediante distribuzione della corrente (campo magnetico a bassa frequenza).
• 2,45 GHz mediante radiazioni a microonde (campo elettromagnetico ad alta frequenza).

Potenza: 500 – 2000 Watt (apparecchi elettrodomestici).

 

Principi generali

I materiali cattivi conduttori elettrici, come l’acqua e molte altre componenti alimentari, assorbono l’energia prodotta dalle microonde. Questo assorbimento è reso possibile dalla trasmissione dell’energia alle particelle elettriche cariche (ioni) e ai dipoli. I dipoli sono particelle caratterizzate da un’estremità con carica elettrica positiva e un'altra con carica negativa, di modo che la distribuzione delle cariche elettriche risulta disuguale. I dipoli presenti con maggiore frequenza nelle derrate alimentari sono le molecole di acqua.

Tutti i dipoli e gli ioni che si trovano in un alimento sono costantemente in movimento. Se un alimento è esposto anche a un campo elettrico, i dipoli cercano allora di muoversi in direzione di questo campo a seconda della loro carica. Il campo elettrico (radiazione) di un forno a microonde modifica la propria direzione in modo estremamente rapido (cinque miliardi di volte al secondo). Gli ioni e i dipoli cercano di seguire questo campo, incrementando a loro volta le proprie oscillazioni. Ciò si traduce in un aumento della temperatura nell’alimento.

Questo processo di riscaldamento si contrappone al riscaldamento convenzionale dei cibi, durante il quale l’energia termica è convogliata sulla superficie esterna dell’alimento e penetra poi, per conduzione termica, al suo interno.

Funzionamento

La radiazione a microonde è prodotta dal magnetron, un generatore ad alta frequenza. Un trasformatore genera l’alta tensione necessaria al funzionamento del magnetron. Questo si accende e si spegne 50 volte al secondo, per cui la radiazione a microonde è simile a una pulsazione. La durata tipica di uno di questi «pacchetti di impulsi» è di 10 ms. Grazie al magnetron, la radiazione viene convogliata all’interno del forno, nella cavità di cottura.

Le pareti metalliche dell’involucro e una rete di metallo interna, incorporata nello sportello del forno, fanno sì che la radiazione sia riflessa e resti all’interno dell’apparecchio. All’apertura dello sportello, la fonte radioattiva s’interrompe immediatamente e, nel giro di 10 µs (microsecondi), il forno non emette più radiazioni.

La riflessione sulle pareti porta a una sovrapposizione di radiazioni che, in alcuni punti, sono intensificate e in altri ridotte. Tali effetti d’interferenza fanno sì che l’intensità di radiazione sia diversa nei vari punti dell’apparecchio. Un piatto girevole presente all’interno del forno permette di riscaldare uniformemente gli alimenti nonostante una distribuzione disuguale delle radiazioni.

Funzionamento
Il trasformatore genera l'alta tensione necessaria al funzionamento del magnetron, che produce onde elettromagnetiche. Tali microonde vengono convogliate attraverso un tubo metallico, la cosiddetta guida d'onda, all'interno della la cavità di cottura. Le onde vengono qui ripartite mediante una ventola di distribuzione rotante, raggiungendo direttamente o di riflesso dalle pareti interne le vivande poste sul piatto girevole.

Stoviglie adatte e inadatte per la cottura nel forno a microonde

Isolatori elettrici, come il vetro e la porcellana, lasciano penetrare quasi completamente le microonde e sono pertanto materiali idonei per le stoviglie da utilizzare nei forni a microonde. Da evitare, invece, la porcellana con decorazioni in oro, poiché esse possono danneggiarsi.

I materiali conduttori elettrici, come i metalli, hanno invece il potere di riflettere quasi interamente le microonde. Gli alimenti nei recipienti di metallo non vengono quindi riscaldati. I recipienti metallici, inoltre, non dovrebbero essere utilizzati poiché impediscono una distribuzione ottimale delle microonde all’interno della cavità di cottura. Se parti metalliche di un contenitore sono troppo vicine alle pareti interne del forno a microonde, c’è il rischio che si sviluppino scintille.

 

Misurazione delle esposizioni

Radiazioni ad alta frequenza
Fuga di radiazioni dai forni a microonde

La fuoriuscita di radiazioni ad alta frequenza dai forni a microonde in funzione è chiamata fuga di radiazioni: il valore massimo ammesso è di 5 mW/cm² a una distanza di 5 cm, che corrisponde a un’intensità del campo elettrico pari a 137 V/m. In tre diversi studi sono state analizzate le fughe di radiazioni da apparecchi nuovi e usati, sia in case private che in ristoranti (cfr. tabella 1).

Studi		durchschnittliche Leckstrahlung (mW/cm2)	Anzahl gemessene Geräte	Alter der Geräte (Jahre)
Studio [2]: apparecchi usati		0,41	106	0,1 – 14
Studio [3]	apparecchi nuovi	0,08	60	0
	apparecchi usati	0,17	103	1 - 23
Studio [4]: apparecchi usati		inferiore a 0,062 per il 50% degli apparecchi, massimo 0,086	130	0,5 – 18

Tabella 1: valori medi per la fuga di radiazioni da forni a microonde a una distanza di 5 cm dagli apparecchi.

La conclusione dei tre studi è che la fuga di radiazioni avviene con maggiore frequenza quando le guarnizioni degli sportelli dei forni a microonde sono logorate o sporche, oppure quando lo sportello o il dispositivo di chiusura è rovinato. Solo in un caso è stato superato il valore massimo ammesso per la fuga di radiazioni.

Rateo di assorbimento specifico (Specific Absorption Rate, SAR)

L’esposizione delle persone alle radiazioni ad alta frequenza è generalmente indicata dal rateo di assorbimento specifico (Specific Absorption Rate, SAR), espresso in W/kg, che misura la potenza elettromagnetica (W) assorbita dal corpo umano (kg).

In uno degli studi sono stati determinati i valori SAR dovuti alle fughe di radiazioni dai forni a microonde. Gli apparecchi sono stati manipolati in modo da riprodurre i valori massimi ammessi per le fughe. Dalle misurazioni è risultato che sia a una distanza di 30 cm (corrispondente all’irradiazione dell’intero corpo), sia a una distanza di 5 cm (corrispondente all’irradiazione della testa nell’atto di osservare attraverso il vetro dello sportello i cibi in cottura), i valori SAR erano nettamente inferiori alle raccomandazioni sui valori limite (cfr. tabella 2). Solo a contatto diretto con il forno, i valori limite raccomandati sono stati superati [5, 6].

Distanza (cm)	Misurazioni sui forni a microonde, SAR (W/kg)	Valori limite raccomandati
		SAR (W/kg)	Parti del corpo esposte
< 0,1	7,95	4	Arti
5	0,256	2	Testa, corpo
30	0,0056	0,08	Corpo intero

Tabella 2: valori SAR di un forno a microonde in caso di valori massimi ammessi per la fuga di radiazioni (5 mW/cm² a una distanza di 5 cm), in rapporto ai valori limite raccomandati per i diversi tipi di esposizione.

Campi magnetici a bassa frequenza

I campi magnetici a bassa frequenza sono prodotti dal trasformatore, dal motore del piatto girevole e dal potente trasformatore del magnetron. In 34 misurazioni effettuate su altrettanti forni a microonde sono stati determinati, effettuando una media, i campi magnetici a bassa frequenza (cfr. tabella 3) [7]. I valori misurati sono risultati tutti inferiori al limite raccomandato di 100 µT. Inoltre, più la distanza dall’apparecchio aumentava, maggiormente i valori diminuivano.

Distanza (cm)	Campo magnetico (µT)
5	27,3 ± 16,7
50	1,66 ± 0,63
100	0,37 ± 0,14

Tabella 3: campi magnetici a 50-Hz di 34 forni a microonde misurati; valore medio ± scarto dal valore standard.

 

Conseguenze per la salute

Effetti dei campi elettromagnetici

Radiazioni ad alta frequenza

Per quanto riguarda le radiazioni emesse dai forni a microonde, sono stati analizzati i potenziali effetti sugli occhi. Gli occhi sono sensibili alle alte temperature poiché il cristallino è meno irrorato e fatica a smaltire il calore accumulato. L’esposizione alle alte temperature può avere come conseguenza un’opacizzazione permanente del cristallino (cataratta). Osservando i cibi in cottura attraverso lo sportello di vetro del forno a microonde, gli occhi si trovano molto vicini all’apparecchio e quindi anche alla fuga di radiazioni. Diversi studi hanno però dimostrato che, se lo sportello è ben chiuso, la radioesposizione è troppo bassa perché si verifichi un significativo aumento della temperatura [8].

In generale, per i forni a microonde non vi sono indicazioni concernenti effetti nocivi sulla salute dovuti a un aumento della temperatura corporea.

Campi magnetici a bassa frequenza

I forni a microonde rientrano nella categoria di elettrodomestici che tendenzialmente producono campi magnetici a bassa frequenza di maggiore intensità. L’esposizione ai campi magnetici generati da questo tipo di apparecchi rimane comunque abbastanza contenuta, dato che essi vengono utilizzati solo per brevi periodi di tempo [9]. Da studi condotti sinora non sono stati stabiliti con certezza effetti provocati dai forni a microonde sulla salute [10-13].

Rischi in caso di uso improprio degli apparecchi

Riscaldamento di alimenti ricoperti di pelle, buccia o guscio e di oggetti sigillati

I forni a microonde riscaldano i cibi molto rapidamente, formando una sovrappressione al loro interno, a condizione che i pezzi non siano eccessivamente grossi (spessore massimo 3-4 cm). All’interno del microonde, alimenti come uova, pomodori, patate o salsicce, rivestiti al loro esterno di pelle, buccia o guscio, potrebbero scoppiare o esplodere durante la cottura o al momento di estrarli dal forno. Particolarmente pericolose sono le uova riscaldate nel microonde, poiché scoppiando possono provocare ustioni da leggere a gravi [14] oppure ferite agli occhi. Gli alimenti di questo tipo devono essere pelati o punzecchiati prima di essere cotti nel forno a microonde. Per le uova si consiglia una cottura convenzionale in acqua bollente.

I contenitori sigillati, come bottiglie, vasetti di pappe per bambini, imballaggi sotto vuoto ecc., devono essere aperti prima di essere riscaldati nel forno a microonde. I biberon vanno riscaldati senza succhiotto, poiché c’è il rischio che esplodano e causino gravi scottature [15].

Riscaldamento di liquidi e alimenti

Nel forno a microonde, i liquidi possono essere riscaldati anche oltre il loro punto di ebollizione senza che si formino vapori o bolle. Alla minima agitazione del contenitore, dai liquidi riscaldati in eccesso (p. es. bevande, soluzioni per inalazioni) possono svilupparsi grosse bolle che, «esplodendo», fanno schizzare il liquido bollente fuori dal recipiente col rischio di provocare ustioni. Tale rischio può essere evitato immergendo nel contenitore l’apposita asticella di ebollizione, un bastoncino di vetro o un cucchiaino da caffè di materiale uniforme e resistente al calore (p. es. plastica, acciaio legato, ma non argentato!).

Con le microonde, i liquidi, gli alimenti e le sostanze gelatinose (p. es. sacchetti per impacchi freddi o caldi) vengono di regola riscaldati rapidamente al loro interno; da fuori, però, il cibo o il contenitore non sempre scotta al tatto. Specialmente nel caso delle pappe per bambini occorre prestare attenzione al rischio di ustioni nella cavità oro-faringea. I liquidi, i cibi o altri oggetti devono perciò essere rimestati o mossi per controllare che non raggiungano temperature troppo elevate.

Preparazione igienica degli alimenti

Nel forno a microonde, il riscaldamento dei cibi può non essere uniforme:

• a seconda di come l’apparecchio è costruito, la cavità di cottura può presentare zone molto calde, ma anche zone più fredde;
  
• le diverse componenti degli alimenti (acqua, grassi, proteine, carboidrati) non si riscaldano tutte con la stessa rapidità; il cibo può quindi essere caldissimo in certi punti («hot spots») e meno caldo in altri («cold spots»);
  
• i cibi molto salati si riscaldano più rapidamente: in superficie possono risultare bollenti.

Il riscaldamento non uniforme degli alimenti nel microonde può impedire la completa eliminazione dei microrganismi in essi contenuti. Per preparare i cibi in modo che risultino igienicamente irreprensibili è sufficiente adottare alcuni accorgimenti:

• prolungare i tempi di riscaldamento: riscaldando e cuocendo successivamente gli alimenti è possibile equilibrare la temperatura fra le zone calde e quelle più fredde; il processo può essere accelerato rimestando i cibi. Gli alimenti devono essere riscaldati, internamente ed esternamente, ad almeno 70°C per 10 minuti;
  
• in certi casi non è possibile cuocere a fondo grandi quantità di cibo e pezzi di cibo piuttosto grossi (di spessore superiore a 3-4 cm): si consiglia allora di rinunciare al microonde e preferire altre forme di cottura.

Modifiche nella composizione chimica degli alimenti

Ogni volta che un alimento viene riscaldato, la sua composizione chimica si modifica: si formano nuove sostanze e altre vengono parzialmente distrutte. Queste trasformazioni dipendono dal tempo di cottura e dalla temperatura. Le trasformazioni che avvengono nei cibi cotti nel forno a microonde corrispondono grosso modo ai cambiamenti provocati da una cottura convenzionale. Il valore nutritivo, la digeribilità delle proteine, la composizione degli aminoacidi e la stabilità delle vitamine liposolubili (A ed E) sono simili nei due metodi di cottura. Rispetto alla cottura convenzionale, la cottura nel microonde danneggia in misura minore la stabilità delle vitamine idrosolubili (C e B). Inoltre, i grassi sono meno ossidati, cosicché non possono formarsi sostanze tossiche altamente reattive (radicali). Di regola, rispetto alla cottura in pentola, il riscaldamento nel forno a microonde produce meno sostanze indesiderate, come idrocarburi policiclici aromatici (IPA) e ammine eterocicliche aromatiche. Nel microonde, del resto, non si formano le gustose croste.

Da approfondite indagini tossicologiche per verificare la presenza di nuove sostanze tossiche nei cibi riscaldati o cotti nel microonde [16] non sono emerse differenze fra la cottura convenzionale e la cottura a microonde. Analisi microbiologiche e biochimiche, inoltre, non hanno rivelato alcuna azione tossica degli alimenti riscaldati o cotti nel microonde sul patrimonio genetico.

 

Disciplinamento giuridico

I forni a microonde sono considerati prodotti elettrici a bassa tensione e in Svizzera sono disciplinati nell’ordinanza sui prodotti elettrici a bassa tensione [17]. La normativa prescrive che – in condizioni di esercizio o di impiego conformi alle disposizioni e, per quanto possibile, anche in condizioni prevedibili di esercizio o di impiego non corretto o, ancora, in presenza di guasti prevedibili – i prodotti a bassa ten-sione non debbano mettere in pericolo persone o cose. È inoltre stabilito che posso-no essere messi in commercio soltanto prodotti conformi ai requisiti principali di sicurezza e protezione della salute fissati nella direttiva comunitaria «Bassa tensione».
I fabbricanti di prodotti elettrici a bassa tensione che intendono mettere in commercio un prodotto devono poter presentare una dichiarazione di conformità dalla quale risulti che il prodotto a bassa tensione è conforme ai requisiti principali. Tali requisiti sono concretizzati in diverse norme tecniche. Le esigenze che si applicano ai campi elettromagnetici dei forni a microonde sono fissate nella norma SN EN 62233 [18] per il settore a bassa frequenza e nella norma SN EN 60335-2-25 [19] per quello ad alta frequenza. I relativi criteri di conformità sono identici alle raccomandazioni sui valori limite emanati dall’ICNIRP [6].
La responsabilità del rispetto dei criteri di conformità spetta ai fabbricanti degli apparecchi: in Svizzera non sono previsti controlli approfonditi del mercato. L’osservanza delle prescrizioni è verificata dalle autorità per mezzo di controlli a campione effettuati a posteriori sui prodotti presenti sul mercato.