辛勇 王鑫 王洪建 趙靜

山東省產(chǎn)品質(zhì)量檢驗研究院 山東濟南 250102

1 引言

近年來，隨著人們生活質(zhì)量的提高，對于灶具性能的要求越來越高。隨著電磁灶在家庭烹飪中被廣泛使用，人們發(fā)現(xiàn)中低端的家用電磁灶普遍存在中心溫度過熱，外圍溫度過低的加熱不均勻問題，如圖1所示。加熱均勻性是希望考核在灶具進行烹飪時，其烹飪區(qū)是否能夠維持一個中高溫度，是否能夠維持一個均勻的熱量分布。電磁灶的家庭應(yīng)用主要為煮涮、煎炸等，其加熱均勻性是該類器具一個重要的性能指標[1]。

部分加熱均勻性的研究是空間性的，如通過分析微波加熱諧振腔內(nèi)物料溫度的分布特性，建立均勻性評價模型的方法[2]。也有相關(guān)研究從微波饋入、定向加熱和計算機仿真等方面介紹提升平板微波爐加熱均勻性，并討論微波爐煮食均勻性評價方法[3]，平面加熱均勻性的研究大多未形成規(guī)范的檢測方法，趙凱璇等所做的薄膜類加熱器設(shè)計及熱均勻性測試，其加熱器經(jīng)過數(shù)值模擬設(shè)計，在紅外成像圖上平行設(shè)置測量線，進行采集并計算平均值[4]，該類方法都不適用于家用電磁灶的評價。

目前，國內(nèi)尚無適用于家用電磁灶加熱均勻性評價的標準方法?？晒┙梃b的試驗方法有我國輕工行業(yè)標準QB/T 4404-2012《電灶》中的熱分布試驗和歐盟標準EN 60350-2-2013《家用烹飪電器-第2部分：灶臺-性能測試方法》（IEC 60350-2:2011, modif i ed）中的Heat distribution（熱量分布）試驗。本文將探討QB/T 4404電灶標準中熱分布試驗的適用性及對歐盟EN 60350-2電灶性能標準中熱量分布試驗的技術(shù)方法進行分析。

2 輕工標準適用性探討

輕工行業(yè)標準QB/T 4404電灶中第6.3.4條規(guī)定的“熱分布”試驗是對灶具加熱均勻性的評價試驗。其試驗方法為將灶具設(shè)置在最大功率檔位下工作，待溫度達到穩(wěn)定后，通過熱電偶測量烹飪區(qū)各點（如圖2中A～H點及O點）的溫度，進而計算最大溫度差值，其均勻性的指標為同一時間點烹飪區(qū)域內(nèi)最大溫度差不能超過75K[5]。

2.1 試驗條件適用性探討

該標準方法的試驗條件為灶具工作于最大功率檔位，不適用電磁灶的評價。首先，電磁灶都有過溫保護，鍋具空載情況下電磁灶升溫較快，很快就會熱保護；其次，加熱均勻性的要求主要適用于煎制、烤制等烹飪功能，該類功能一般不是在最大功率檔位完成。因此，對于電磁灶均勻性的評價應(yīng)適當調(diào)整工作功率的設(shè)置。

2.2 測點選取適用性探討

該標準針對不同形狀的烹飪區(qū)域，設(shè)置了不同的測量位置及測量點數(shù)量。以最為普遍的圓形烹飪區(qū)域為例，其測點位置及數(shù)量如圖2所示，從圖中可以看出測點僅覆蓋烹飪區(qū)域面積的1/4，半徑僅達到烹飪區(qū)域1/2。電磁灶是通過一個圓形線盤進行能量傳遞的，一般烹飪區(qū)域的標識需與線盤安裝區(qū)域相對應(yīng)，線盤區(qū)域?qū)?yīng)的鍋具部分都將發(fā)熱。由此可見，對于電磁灶均勻性的評價應(yīng)適當增加測點數(shù)量。

2.3 評價指標適用性探討

最大溫差不能超過75K，該均勻性限定溫度過為寬泛。溫差75K與烹飪對象的受熱均勻性沒有直接的對應(yīng)關(guān)系，難以判定其對電磁灶加熱均勻性評價的適用性。

由此可見，不能直接通過QB/T 4404電灶中熱分布的試驗方法評價電磁灶的加熱均勻性，且難以通過改變試驗條件，數(shù)據(jù)采集點等方面對該方法進行改良。

3 歐標試驗方法分析

歐盟對于灶具類家用烹飪電器的性能標準EN 60350-2-2013 (IEC 60350-2:2011, modif i ed)中，第7.3條為熱量分布（Heat distribution）試驗，通過試驗過程中所煎制煎餅的顏色變化得出灶具的加熱均勻性。相關(guān)指標值可用于不同灶具之間加熱均勻性的比較。

3.1 試驗過程及換算方法

試驗過程為主要包含五個方面：（1）按照規(guī)定的配比制作面糊并靜置1小時；（2）選擇適當尺寸的煎鍋；（3）適當調(diào)節(jié)灶具的檔位，加熱鍋具并穩(wěn)定到（230f5）℃；（4）開始煎制煎餅，總共煎制8個煎餅；（5）觀察每個煎餅第一次被煎制表面相應(yīng)區(qū)域最淺顏色及最深顏色，并按特定換算方法得到均勻性指標。

對于煎餅顏色的相關(guān)換算，主要是將顏色量化為陰影數(shù)（“Shade number”）這一固定數(shù)值。確認某種顏色對應(yīng)的陰影數(shù)值，有兩種方法：一種是通過與標準NCS色卡比對確認該區(qū)域的顏色，并根據(jù)標準中的附表，查出該代碼對應(yīng)的陰影數(shù)值；另一種方法為通過比色儀器測量相應(yīng)顏色的Ry反射值，再根據(jù)標準中的附表查出對應(yīng)的陰影數(shù)值。

3.2 評價指標分析

關(guān)于熱量分布的評定，EN 60350-2中指出：“The browning of each quadrant is determined. The difference between the lightest and the darkest shade of each pancake is stated. The average browning of each pancake is determined.The maximum difference between these average values is stated.”[6]

圖1 電磁灶加熱示意圖

圖2 圓形烹飪區(qū)域測點示圖

得出需確定每個象限顏色的褐變，說明每個煎餅顏色最淺與最深的不同，確定各個煎餅褐變平均值，說明各個煎餅褐變平均值的最大差異。

圖3 家用電磁灶加熱均勻性評價示例

表1 加熱均勻性實測數(shù)據(jù)匯總

歐盟電灶性能標準中熱量分布的評定部分，并沒有將評價指標具體化也沒有明示其含義。項目組在標準研究及相關(guān)試驗的基礎(chǔ)上，將標準方法轉(zhuǎn)化為具有可操作性的試驗方法。將煎餅顏色的褐化，用不同顏色對應(yīng)陰影數(shù)的差值表示。推出評價電磁灶加熱均勻性的三個指標，如下所示：

3.2.1 最大褐變均值

所有8個煎餅最大褐變的平均值。該指標反映了使用此灶具加熱食物時，被加熱表面受熱產(chǎn)生的最深與最淺顏色差異的大小。

注：最大褐變——單個煎餅其評定區(qū)域內(nèi)，最深與最淺顏色對應(yīng)陰影數(shù)的差值

3.2.2 象限褐變均值

所有8個煎餅象限褐變的平均值。該指標反映了使用此灶具加熱食物時，被加熱表面顏色均勻性的大小。

注：象限褐變——單個煎餅其評定區(qū)域內(nèi)，各象限最深與最淺顏色對應(yīng)陰影數(shù)的差值的平均值。

3.2.3 象限褐變最大差值

所有8個煎餅最大象限褐變與最小象限褐變的差值，該指標反映了使用此灶具連續(xù)加熱相同份或數(shù)量的食物時，各份或數(shù)量食物之間顏色差異的大小。

3.3 電磁灶加熱均勻性實評

歐盟的該性能標準中，沒有具體的給出煎餅的攤制方法及評定區(qū)域的劃分方法。在對電磁灶加熱均勻性的實際評測中，我們解決了煎餅攤制及評定區(qū)域劃分的問題，煎餅煎制時，不用人工干預，讓面糊自然流平，從而避免了由于人為因素（如操作的快慢、熟練程度等）造成煎餅厚薄不均進而影響試驗結(jié)果的情況。將評定區(qū)域劃分規(guī)范化，從而避免了由于煎餅邊緣形狀的不規(guī)則，其受熱情況不同，對均勻性評價帶來的影響。

評價過程中，我們采用了標準比色卡比對的方法進行顏色換算，評價流程如圖3所示。將煎制好的煎餅放入平整容器中，劃分評定區(qū)域（如圖3中左上角所示），記錄整個煎餅及每個象限的最淺最深顏色的NCS編號。然后分別計算每個象限最大褐變值及整個煎餅的最大褐變值，進而得到相應(yīng)評定指標。

按照歐標熱量分布試驗框架及項目組整理試驗作業(yè)指導書，選取不同品牌功率相近的三臺電磁灶進行加熱均勻性驗證試驗，每臺電磁灶分別煎制八個煎餅，得出各均勻性指標值及如表1所示，表中同時指出了各指標所反映加熱特性。每個指標各煎餅之間所得數(shù)據(jù)具有一定的一致性，能夠體現(xiàn)不同品牌產(chǎn)品間加熱均勻性差異。

4 結(jié)束語

項目組對國內(nèi)外加熱均勻性標準評測方法進行了系統(tǒng)的比較研究及論證分析，通過對歐標EN 60350-2熱量分布試驗中相關(guān)技術(shù)方法及評價指標的梳理，形成了家用電磁灶加熱均勻性評價作業(yè)指導書，并將其應(yīng)用于家用電磁灶加熱均勻性的評測工作中。經(jīng)過對電磁灶的實際評測，得出相關(guān)評價指標及試驗方法適用于家用電磁灶加熱均勻性的評價，能夠提高相關(guān)評價工作的可重復性及復現(xiàn)性。