鄧海濤

（青島澳柯瑪生活電器有限公司 青島 266500）

引言

家用面包機自20世紀90年代從國外傳入中國以來,經(jīng)過長時間的發(fā)展和普及，面包機市場正朝著智能化、高端化的方向發(fā)展，成為中國家庭中常見的廚房小家電[1]。但現(xiàn)有的面包機產(chǎn)品，只能做西式面包產(chǎn)品，不能實現(xiàn)中國人喜愛的蒸饅頭功能。而現(xiàn)有技術(shù)中的饅頭機，結(jié)構(gòu)復雜、生產(chǎn)成本高，并且拆卸安裝麻煩，密封性不好，技術(shù)不成熟，不適合家庭使用，也無法應(yīng)用到實際生產(chǎn)。

本文主要是研究一種具有蒸制饅頭和烤制面包雙重功能的家用電器，采用單桶結(jié)構(gòu)即可實現(xiàn)饅頭蒸制和面包烤制的雙重功能。該產(chǎn)品主要應(yīng)用于小家電行業(yè)，集蒸饅頭、和面、烤面包于一體，使傳統(tǒng)蒸饅頭工藝中的和面、揉面、發(fā)酵、蒸制等工藝，全程采用微電腦控制，全自動蒸制饅頭，無任何添加劑。該產(chǎn)品具有智能全自動，可控多功能的一體化的優(yōu)勢，符合了中國人的飲食習慣與需求。

1 一種雙層復合桶的設(shè)計與創(chuàng)新

1.1 雙層復合桶結(jié)構(gòu)的開發(fā)

基于雙層復合桶與智能操控于一體的多功能饅頭面包機（如圖1所示），包括饅頭面包機頂蓋、雙層復合桶、桶蓋、加熱裝置、控制面板和攪拌驅(qū)動裝置，其中主要核心部件是雙層復合桶（如圖2所示）。桶身采用雙層桶壁結(jié)構(gòu)，即外桶壁和內(nèi)桶壁，在外桶壁與內(nèi)桶壁之間設(shè)有夾層，在內(nèi)桶壁的內(nèi)側(cè)設(shè)有原料放置區(qū)域、氣孔；每個桶分別由耐磨面油層（不沾性），黑色聚能底油層（更好傳遞熱能），沙型氧化層（提升內(nèi)膽硬度），鋁質(zhì)基層（均勻受熱），抗氧保護層（耐磨防腐蝕）五層構(gòu)成。在外桶壁的下方設(shè)有儲水區(qū)域，制作饅頭時，在內(nèi)外桶壁的夾層里需要提前放入一定量的清水，使之加熱產(chǎn)生蒸汽，沿著儲水區(qū)域、夾層、上部透氣孔和原料放置區(qū)域的方向形成一條蒸汽通道，蒸制的饅頭熱量傳導更加柔和，饅頭表面白嫩細滑、口感松軟。

1.2 桶蓋結(jié)構(gòu)的設(shè)計

制作饅頭主要是采用蒸制的方式，制作面包主要是采用烤制的方式。蒸和烤是兩種截然不同的工藝方法，要將兩種工藝在一個產(chǎn)品上面實現(xiàn)難度很高，烤面包的時候，內(nèi)部溫度很高，最高可達到200多度高溫；而蒸饅頭的時候會產(chǎn)生水蒸氣，必須要做好產(chǎn)品的密封，防止蒸汽流失，因此，對復合桶密封蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計，需要考慮密封性和適用性，保證蒸饅頭時的加熱溫度。桶蓋主要是用在饅頭制作過程，桶蓋放置在內(nèi)壁與外壁之間的臺階中，起到密封保溫的作用。桶蓋中間部位有雙層透明玻璃視窗，可以不開啟蓋子觀察桶內(nèi)食物加工過程；桶蓋頂部增加排氣孔，使桶內(nèi)產(chǎn)生微壓，加快食物的加熱速度；桶蓋周圍采用食品級硅膠密封，保證蒸汽不外漏，同時還可以確保面團充分發(fā)酵。蒸饅頭過程中可以形成封閉式的環(huán)境，徹底鎖住水分，形成大蒸汽環(huán)境，完美模仿大火灶燒的環(huán)境，讓制作出來的饅頭柔中帶韌，更有嚼勁。

1.3 . 設(shè)計水槽結(jié)構(gòu)

水槽在外桶壁與內(nèi)桶壁之間的夾層中，用鉚釘將內(nèi)外桶壁進行固定連接，底部增加防水墊片，防止在攪拌時有水滲出。通過巧妙設(shè)計加水槽，配備專用的漏斗和水杯，在兩側(cè)加水口可將水加到底部，內(nèi)壁上有散熱孔，形成真正的蒸鍋方式，從底部散發(fā)熱氣，將面團加熱蒸熟，底部加水實現(xiàn)真正蒸饅頭。

圖1 多功能饅頭面包一體機結(jié)構(gòu)圖

圖2 雙層復合桶結(jié)構(gòu)桶

2 雙層復合桶在饅頭面包機的應(yīng)用

將雙層復合桶應(yīng)用在面包機上面，解決了現(xiàn)有的面包機和饅頭機功能較為單一，購買兩種機器成本較高、占用廚房面積較大的問題。這種結(jié)構(gòu)提升了蒸制方法，降低了生產(chǎn)成本、縮小了廚房占用空間。同時基于雙層的復合桶結(jié)構(gòu)，在饅頭面包機的功能上增加20種智能菜單，如：饅頭模式、面包模式、糕點模式、手工模式等。

該饅頭面包機設(shè)置具有全自動和面功能，模擬手工和面，采用大于2 500次手工揉面工藝設(shè)計，使得面團的韌性提高36 %；內(nèi)桶采用菱形內(nèi)膽設(shè)計，增大了受熱面積，配合八面立體多維加熱技術(shù)，讓面團受熱更均勻，發(fā)酵效果更好；在面團重量方面采用500 g、750 g、1 000 g三種重量，方便不同人群使用；另外其和面、發(fā)面功能，可制作酸奶、果醬、糕點、烘烤等功能；饅頭面包機的控制板采用15 h長時段預(yù)約，提前配好配方，預(yù)約好時間，即可自動完成制作。

3 產(chǎn)品測試與驗證

饅頭面包機最重要的是要體現(xiàn)良好的口感，對于關(guān)鍵性技術(shù)的要求頗高[2]。在產(chǎn)品測試驗證過程中，雙層復合桶面臨了一個問題，就是采用雙層桶后，其內(nèi)部加熱溫度受影響，桶內(nèi)食物受熱不足，做出的饅頭內(nèi)芯夾生。為了使得桶內(nèi)加熱溫度的穩(wěn)定，保證面團發(fā)酵良好，避免蒸烤后的饅頭或面包內(nèi)部夾生不熟，在對加熱管的結(jié)構(gòu)設(shè)計和程序時間做了調(diào)整。

饅頭面包機采用兩種加熱管加熱：包括用于蒸制饅頭時使用的第一加熱管、以及用于烤制面包時使用的第二加熱管。第一加熱管位于外筒內(nèi)部并安裝在內(nèi)桶的下方，第二加熱管環(huán)繞設(shè)置在內(nèi)桶的側(cè)部。為進一步驗證其饅頭內(nèi)芯部位的加熱溫度是否達到100 ℃±5，對其進行溫度實驗測試。以500 g白面饅頭為例，按照控制面板制作饅頭的程序共計102 min（如表1），配料主要有水、面粉、酵母以及食用油，按照配比制作（如表2），具體實驗如下。

3.1 設(shè)定程序及食材配料（見表1和表2）

3.2 實驗測試及數(shù)據(jù)

測試共分為三次，分成三種不同加水狀態(tài)和控溫溫度，實驗條件分別是：控溫100 ℃/外桶加水200 g、控溫110 ℃/外桶加水200 g、控溫100 ℃/外桶加水100 g（如表3所示）。與面包機相同，在桶身置有溫度傳感器，能夠傳輸溫度信號給微處理器，從而有效的控制發(fā)酵溫度、蒸烤溫度等[3]。通過以上三種不同的測試狀態(tài)，通過查看饅頭效果，找出最佳的饅頭制作程序。

通過數(shù)據(jù)以及溫度曲線（見圖3～5）可以看出，控溫110 ℃/外桶加水200 g的實驗狀態(tài)下，其內(nèi)桶內(nèi)空氣溫度較高，明顯高于另外兩個實驗狀態(tài)條件（如圖4所示）；其實驗過程中共消耗水量70 g，水量消耗最大，產(chǎn)生蒸汽效果好，這樣會使得饅頭表面不干燥、不開裂，外形美觀。

表1 程序菜單設(shè)定

表2 饅頭食材配料

表3 測試數(shù)據(jù)

3.3 實驗效果驗證

通過對三種不同實驗條件的饅頭進行測試，并將測試完畢的饅頭取出，作對比驗證。在控溫為100 ℃、外桶加水200 g的A實驗條件下（如圖6），饅頭內(nèi)芯熟透，氣孔較多且氣孔較大，饅頭表面有明顯開裂，外觀較差；在控溫為110 ℃、外桶加水200 g的B實驗條件下（如圖7），饅頭內(nèi)芯熟透，氣孔較少且氣孔較小，緊實有彈性，饅頭表面無開裂，外觀較好；在控溫為100 ℃、外桶加水100 g的C實驗條件下（如圖8），饅頭內(nèi)芯熟透，饅頭表面有明顯開裂，表皮干燥，氣孔密且小，外觀較差。

由此可得，在控溫為110 ℃、外桶加水200 g的B實驗條件下制作出來的饅頭，其口感、外觀、松軟度效果良好，符合要求。因此，將其參數(shù)確定為饅頭面包機的饅頭制作功能設(shè)定。經(jīng)過樣機、小批、批量試生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝成熟穩(wěn)定，可以批量生產(chǎn)和市場投放銷售，經(jīng)濟效益良好。

4 結(jié)論

本文提出了一種基于雙層復合桶與智能操控于一體的多功能饅頭面包機，能夠集蒸饅頭、和面、烤面包于一體，全程采用微電腦控制，全自動蒸制饅頭和烤制面包。本文通過一種新型的雙層復合桶實現(xiàn)蒸烤功能，并且通過一系列的測試，驗證出最佳效果的功能程序和溫度控制。本文核心技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)比較，創(chuàng)新路徑是在自創(chuàng)的理論、模型支撐下的技術(shù)實現(xiàn)，為小家電行業(yè)的同類產(chǎn)品的開發(fā)和結(jié)構(gòu)設(shè)計，提供新的建議和思路。

圖3 控溫100 ℃/外桶加水200 g的溫度曲線圖

圖4 控溫110 ℃/外桶加水200 g的溫度曲線圖

圖5 控溫100 ℃/外桶加水100 g的溫度曲線圖

圖6 A實驗條件下的饅頭效果

圖7 B實驗條件下饅頭效果

圖8 C實驗條件下饅頭效果